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JP6302064B2 - System and method for testing a network using a controller - Google Patents

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JP6302064B2 JP2016533570A JP2016533570A JP6302064B2 JP 6302064 B2 JP6302064 B2 JP 6302064B2 JP 2016533570 A JP2016533570 A JP 2016533570A JP 2016533570 A JP2016533570 A JP 2016533570A JP 6302064 B2 JP6302064 B2 JP 6302064B2
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Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、2013年11月20日に出願された米国特許出願公開第14/085,538号に対する優先権を主張するものであり、この文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
[Cross-reference with related applications]
This application claims priority to US Patent Application Publication No. 14 / 085,538, filed November 20, 2013, which is incorporated herein by reference in its entirety.

本発明は、通信ネットワークに関し、具体的には、コントローラによって制御されるネットワークスイッチを有する通信ネットワークに関する。   The present invention relates to a communication network, and more particularly to a communication network having a network switch controlled by a controller.

インターネットなどのパケットベースのネットワーク、及びインターネットに接続されたローカルデータネットワークは、ネットワークスイッチを含む。ネットワークスイッチは、パケットの送信元からパケットの宛先にパケットを転送する際に使用される。パケットは、フレームと呼ばれることもある。   Packet-based networks such as the Internet and local data networks connected to the Internet include network switches. The network switch is used when transferring a packet from a packet transmission source to a packet destination. A packet is sometimes called a frame.

あるベンダの装置を用いて別のベンダのスイッチを制御することは困難又は不可能な場合がある。この理由は、あるベンダのスイッチ装置が別のベンダのスイッチ装置と異なるオペレーティングシステム及び一連の制御手順を使用している可能性があるからである。異なるタイプのスイッチプラットフォームの制御に関連する課題に取り組むために、クロスプラットフォームプロトコルが開発された。これらのプロトコルは、互換性がなかったはずのスイッチの集中制御を可能にする。   It may be difficult or impossible to control one vendor's switch using another vendor's device. This is because one vendor's switch device may use a different operating system and sequence of control procedures than another vendor's switch device. A cross-platform protocol was developed to address the challenges associated with controlling different types of switch platforms. These protocols allow centralized control of switches that should have been incompatible.

ネットワーク内のスイッチに、クロスプラットフォームのコントローラクライアントを含めることができる。コントローラクライアントは、ネットワーク経路を介して対応するコントローラサーバと通信することができる。コントローラクライアントは、様々なスイッチハードウェア上に実装できるので、互換性がなかったはずのスイッチ装置を1つのコントローラで制御することができる。   A switch in the network can include a cross-platform controller client. A controller client can communicate with a corresponding controller server via a network path. Since the controller client can be mounted on various switch hardware, a switch device that should have been incompatible can be controlled by a single controller.

コントローラがスイッチのネットワークを効率的に制御することは困難な場合がある。例えば、ネットワーク管理者によって、又は装置の障害に起因してネットワークトポロジが変更されることがある。このシナリオでは、ネットワークの変更によってコントローラの設定が無効になる可能性がある。従って、コントローラの能力を改善することが望ましいと思われる。   It may be difficult for the controller to efficiently control the switch network. For example, the network topology may be changed by a network administrator or due to a device failure. In this scenario, changes to the network can invalidate the controller settings. Therefore, it would be desirable to improve the controller's capabilities.

コントローラが、ネットワーク内の物理的スイッチ及びソフトウェアスイッチなどのスイッチを制御することができる。このコントローラは、エンドホストグループから仮想スイッチを生成することができる。各仮想スイッチは、それぞれのエンドホストに割り当てられた仮想ポートを有することができる。コントローラは、仮想スイッチから仮想ネットワークトポロジを生成することができる。   A controller can control switches such as physical switches and software switches in the network. This controller can create virtual switches from end host groups. Each virtual switch can have a virtual port assigned to a respective end host. The controller can generate a virtual network topology from the virtual switch.

コントローラは、スイッチを通じてネットワークトラフィックを管理する1又は2以上のネットワークポリシールールを受け取ることができる。ネットワークポリシールールは、仮想ポートを流れるネットワークトラフィックを管理するように、それぞれの仮想ポートに対して定めることができる。所与のネットワークポリシールールでは、コントローラが、ネットワークがネットワークポリシールールを満たしているかどうかを判定するテストを行うことができる。このテストは、コントローラが(例えば、ユーザから)受け取ったテストルールに基づいて行うことができる。テストルールは、テストパラメータ及び予想テスト結果を識別することができる。コントローラは、テストルールのテストパラメータに基づいてテストパケットを生成することができる。例えば、テストパケットは、送信元及び宛先のエンドホスト情報、又はテストパラメータから特定される他のヘッダフィールドを含むことができる。   The controller can receive one or more network policy rules that manage network traffic through the switch. Network policy rules can be defined for each virtual port to manage network traffic flowing through the virtual port. For a given network policy rule, the controller can test to determine if the network meets the network policy rule. This test can be based on test rules received by the controller (eg, from a user). Test rules can identify test parameters and expected test results. The controller can generate a test packet based on the test parameters of the test rule. For example, the test packet may include source and destination end host information, or other header fields identified from test parameters.

コントローラは、仮想ネットワークトポロジの仮想経路をトラバースするテストパケットのパケットトラバーサルをシミュレートすることができる。コントローラは、シミュレーション中にトリガされたネットワークポリシールールを識別することができる。コントローラは、仮想経路の基本経路を形成する一連のスイッチを決定することができる。コントローラは、基本経路を実装するフローテーブルエントリを、(例えば、ネットワークの通常の転送動作がテスト中に変化しないように)一連のスイッチに提供することなく生成することができる。コントローラは、トリガされたネットワークポリシールール、又はテストパケットがトラバースするスイッチなどのシミュレーション結果に基づいて、ネットワークがネットワークポリシールールを満たしているかどうかを判定することができる。   The controller can simulate packet traversal of test packets that traverse the virtual path of the virtual network topology. The controller can identify network policy rules triggered during the simulation. The controller can determine a series of switches that form the basic path of the virtual path. The controller can generate a flow table entry that implements the basic route without providing it to a series of switches (eg, so that the normal forwarding behavior of the network does not change during testing). The controller can determine whether the network meets the network policy rule based on a triggered network policy rule or a simulation result such as a switch that the test packet traverses.

必要であれば、コントローラは、テストパケットにタグ付けし、このタグ付きパケットをネットワークに投入することができる。テストパケットへのタグ付けは、ヘッダフィールドに識別情報を挿入し、又はテストパケットをカプセル化することによって行うことができる。コントローラは、タグ付きテストパケットに関する情報をコントローラに送信するようにスイッチに指示するフローテーブルエントリをスイッチに提供することができる。この情報は、タグ付きテストパケットがどのスイッチポートで受け取られたかを識別することができる。フローテーブルエントリは、コントローラによるネットワークポリシールールのテストによってエンドホストの通常動作が妨げられないことを保証するように、スイッチがタグ付きテストパケットをそのパケットの宛先エンドホストに転送するのを防ぐことができる。コントローラは、スイッチからの情報に基づいて、テストルールの予想結果及び対応するネットワークポリシールールをネットワークが満たしているかどうかを判定することができる。   If necessary, the controller can tag the test packet and inject the tagged packet into the network. Tagging a test packet can be done by inserting identification information into the header field or encapsulating the test packet. The controller can provide the switch with a flow table entry that instructs the switch to send information about the tagged test packet to the controller. This information can identify which switch port received the tagged test packet. The flow table entry prevents the switch from forwarding a tagged test packet to the destination end host of the packet, assuring that testing of the network policy rules by the controller does not interfere with the normal operation of the end host. it can. Based on information from the switch, the controller can determine whether the network satisfies the expected result of the test rule and the corresponding network policy rule.

添付図面及び以下の詳細な説明から、本発明のさらなる特徴、その性質及び様々な利点がさらに明らかになるであろう。   Further features of the invention, its nature and various advantages will be more apparent from the accompanying drawings and the following detailed description.

本発明の実施形態による、コントローラ及びパケット転送システムを含む例示的なネットワークを示す図である。1 illustrates an exemplary network that includes a controller and a packet forwarding system, in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態による、ネットワーク接続を介して通信できるコントローラサーバ及びコントローラクライアントを示す図である。FIG. 3 illustrates a controller server and a controller client that can communicate over a network connection, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、パケット処理システムが使用できるタイプの例示的なフローテーブルを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary flow table of a type that can be used by a packet processing system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、フローテーブルのフローテーブルエントリに基づいて実行できる3つの例示的なパケット転送タイプを示す、パケット処理システムが使用できるタイプの例示的なフローテーブルを示す図である。FIG. 3 illustrates an example flow table of a type that can be used by a packet processing system, showing three example packet forwarding types that can be performed based on flow table entries in the flow table, in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、パケット処理システムにおけるパケット処理に関連する例示的なステップを示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating exemplary steps associated with packet processing in a packet processing system, in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラが制御できるスイッチを含む例示的なネットワークを示す図である。FIG. 2 illustrates an exemplary network including switches that can be controlled by a controller, in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラが基本ネットワークから生成できる例示的な仮想ネットワークを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary virtual network that a controller can generate from a basic network, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラが実装できる例示的なアクセス制御リストを示す図である。FIG. 4 illustrates an exemplary access control list that can be implemented by a controller, in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークポリシールールを実装する際にコントローラが生成できる第1の例示的なフローテーブルエントリを示す図である。FIG. 3 illustrates a first exemplary flow table entry that can be generated by a controller when implementing network policy rules, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークポリシールールを実装する際にコントローラが生成できる第2の例示的なフローテーブルエントリを示す図である。FIG. 4 illustrates a second exemplary flow table entry that can be generated by a controller when implementing network policy rules, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラが実装できる例示的なネットワークポリシールールを示す図である。FIG. 4 illustrates exemplary network policy rules that a controller can implement, according to embodiments of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラが仮想ネットワークを変更できるシナリオを示す図である。FIG. 4 illustrates a scenario where a controller can change a virtual network according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークポリシールールをテストする際にコントローラが使用できる例示的なテストルールを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary test rule that a controller can use when testing network policy rules, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークポリシールールをテストする際にコントローラが実行できる例示的なステップを示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating exemplary steps that a controller can perform when testing network policy rules, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークポリシールールをテストするためにテストパケットをシミュレートする際にコントローラが実行できる例示的なステップを示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating exemplary steps that a controller can perform when simulating a test packet to test network policy rules, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラがテストパケットとして生成できる例示的なネットワークパケットを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary network packet that a controller can generate as a test packet, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、コントローラが生成できる例示的なPacket Inメッセージを示す図である。FIG. 4 illustrates an exemplary Packet In message that can be generated by a controller, in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークパケットのヘッダフィールドに識別情報を挿入することによって生成できる例示的なタグ付きネットワークパケットを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary tagged network packet that can be generated by inserting identification information into a header field of a network packet, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、ネットワークパケットをカプセル化することによって生成できる例示的なタグ付きネットワークパケットを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary tagged network packet that can be generated by encapsulating a network packet, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による、タグ付きテストパケットをネットワークに投入することによってネットワークポリシールールをテストする際にコントローラが実行できる例示的なステップを示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating exemplary steps that a controller may perform when testing network policy rules by injecting tagged test packets into the network, according to embodiments of the invention.

インターネットなどのネットワーク、並びにインターネットに接続されたローカルネットワーク及び地域ネットワークは、パケットベースのスイッチに依拠する。本明細書ではネットワークスイッチ、パケット処理システム、又はパケット転送システムと呼ぶこともあるこれらのスイッチは、アドレス情報に基づいてパケットを転送することができる。一例として、スイッチは、ルータ、ファイアウォール、ロードバランサ又はその他のパケット転送システムを含むことができる。このようにして、パケットの送信元によって送信されたデータパケットをパケットの宛先に送達することができる。ネットワーク用語では、パケットの送信元及び宛先をエンドホストと呼ぶこともある。エンドホストの例には、パーソナルコンピュータ、サーバ、及び有線又は無線技術を用いてネットワークにアクセスするポータブル電子装置などの他のコンピュータ装置がある。   Networks such as the Internet, and local and regional networks connected to the Internet rely on packet-based switches. These switches, sometimes referred to herein as network switches, packet processing systems, or packet forwarding systems, can forward packets based on address information. As an example, the switch can include a router, firewall, load balancer, or other packet forwarding system. In this way, the data packet transmitted by the packet source can be delivered to the packet destination. In network terms, the source and destination of a packet may be referred to as an end host. Examples of end hosts include personal computers, servers, and other computing devices such as portable electronic devices that access a network using wired or wireless technology.

ネットワークスイッチの能力は、比較的小型のイーサネットスイッチ及び無線アクセスポイントから、複数のラインカード、冗長電源及び監視能力を含む大型のラックベースシステムにまで及ぶ。ネットワークが複数のベンダからの装置を含むことも珍しくない。異なるベンダからのネットワークスイッチを相互接続してパケット転送システムを形成することはできるが、これらのネットワークスイッチを集中的に管理することは、そのオペレーティングシステム及び制御プロトコル間の非互換性に起因して困難な場合がある。   Network switch capabilities range from relatively small Ethernet switches and wireless access points to large rack-based systems that include multiple line cards, redundant power supplies and monitoring capabilities. It is not uncommon for a network to include devices from multiple vendors. Although network switches from different vendors can be interconnected to form a packet forwarding system, centralized management of these network switches is due to incompatibilities between their operating systems and control protocols It can be difficult.

これらの潜在的非互換性は、各ネットワークスイッチに(本明細書ではコントローラクライアントと呼ぶこともある)共通のクロスプラットフォーム制御モジュールを組み込むことによって克服することができる。集中型クロスプラットフォームコントローラサーバは、各コントローラクライアントとそれぞれのネットワークリンクを介して相互作用することができる。クロスプラットフォームコントローラサーバ及び対応するコントローラクライアントを使用することで、潜在的に異なるネットワークスイッチ装置を集中管理できるようになる。   These potential incompatibilities can be overcome by incorporating a common cross-platform control module (sometimes referred to herein as a controller client) in each network switch. A centralized cross-platform controller server can interact with each controller client via a respective network link. By using a cross-platform controller server and corresponding controller client, potentially different network switch devices can be centrally managed.

本明細書で一例として説明することもある1つの例示的な構成では、図1のコントローラサーバ18などの1又は2以上のコントローラサーバによって集中制御が行われる。コントローラサーバ18は、スタンドアロン型コンピュータ、コンピュータクラスタ、複数箇所に分散された一連のコンピュータ、ネットワークスイッチに埋め込まれたハードウェア、又はその他の好適なコンピュータ装置12に実装することができる。コントローラサーバ18は、単一のコンピュータ上の単一のプロセッサとして動作することも、或いは冗長性のために複数のホストにわたって分散することもできる。分散構成の使用は、ネットワーク10に予期せぬネットワーク分割(例えば、2つのキャンパス間のネットワークリンクが途絶した状況)に対する弾力性を与える役に立つことができる。   In one exemplary configuration, which may be described herein as an example, centralized control is performed by one or more controller servers, such as controller server 18 of FIG. The controller server 18 may be implemented on a stand-alone computer, a computer cluster, a series of computers distributed in multiple locations, hardware embedded in a network switch, or other suitable computer device 12. Controller server 18 can operate as a single processor on a single computer or can be distributed across multiple hosts for redundancy. The use of a distributed configuration can help give network 10 elasticity against unexpected network partitioning (eg, situations where the network link between two campuses is disrupted).

分散コントローラ構成では、コントローラノード同士が、コントローラ内プロトコルを用いて情報を交換することができる。例えば、第1のコントローラノードのみに接続されたネットワークハードウェア(例えば、スイッチ)に新たなエンドホストが接続する場合、この第1のコントローラノードは、コントローラ内プロトコルを用いて新たなエンドホストの存在を他のコントローラノードに知らせることができる。必要であれば、スイッチ又は他のネットワークコンポーネントを複数のコントローラノードに接続することもできる。本明細書では、一例として単一のコントローラサーバを用いて関連スイッチのネットワークを制御する構成について説明することもある。   In a distributed controller configuration, controller nodes can exchange information using an in-controller protocol. For example, if a new end host connects to network hardware (eg, a switch) that is connected only to the first controller node, the first controller node uses the intra-controller protocol to create a new end host. To other controller nodes. If desired, switches or other network components can be connected to multiple controller nodes. In this specification, as an example, a configuration for controlling a network of related switches using a single controller server may be described.

図1のコントローラサーバ18は、ネットワーク10のトポロジに関する情報を収集することができる。例えば、コントローラサーバ18は、ネットワーク10のトポロジを発見するために、ネットワークを介してリンク層発見プロトコル(LLDP)プローブパケットを送信することができる。コントローラサーバ18は、ネットワークトポロジに関する情報及びネットワーク装置の能力に関する情報を用いて、ネットワークを流れるパケットに対して適切な経路を決定することができる。適切な経路が識別されると、コントローラサーバ18は、対応する設定データをネットワーク10内のハードウェアに送信して、パケットがネットワーク内を望む通りに流れるように保証することができる。このようなネットワーク構成動作は、システムのセットアップ動作中に、バックグラウンドで継続的に、又は新たに送信されるデータパケット(すなわち、既存の経路がまだ確立されていないパケット)の出現に応答して行うことができる。   The controller server 18 of FIG. 1 can collect information regarding the topology of the network 10. For example, the controller server 18 can send a link layer discovery protocol (LLDP) probe packet over the network to discover the topology of the network 10. The controller server 18 can determine an appropriate route for the packet flowing through the network using the information regarding the network topology and the information regarding the capability of the network device. Once the proper path is identified, the controller server 18 can send the corresponding configuration data to hardware in the network 10 to ensure that the packets flow as desired in the network. Such network configuration operations may be performed continuously in the background during system setup operations or in response to the appearance of newly transmitted data packets (ie, packets for which existing routes have not yet been established). It can be carried out.

コントローラサーバ18を用いて、ネットワーク構成ルール20を実装することもできる。ルール20は、様々なネットワークエンティティがどのサービスを利用できるかを指定することができる。一例として、ルール20は、ネットワーク10内のどのユーザ(又はユーザタイプ)が特定のサーバにアクセスできるかを指定することができる。ルール20は、例えばコンピュータ装置12のデータベース内に維持することができる。   The network configuration rule 20 can also be implemented using the controller server 18. Rule 20 can specify which services are available to various network entities. As an example, the rule 20 can specify which users (or user types) in the network 10 can access a particular server. The rules 20 can be maintained, for example, in the database of the computer device 12.

コントローラサーバ18、及びそれぞれのネットワークスイッチ14におけるコントローラクライアント30は、ネットワークプロトコルスタックを用いてネットワークリンク16を介して通信することができる。   The controller server 18 and the controller client 30 in each network switch 14 can communicate over the network link 16 using a network protocol stack.

各スイッチ(例えば、各パケット転送システム)14は、(ネットワークスイッチインターフェイスと呼ばれることもある)入出力ポート34を有することができる。ケーブルを用いて、装置の一部をポート34に接続することができる。例えば、ポート34には、パーソナルコンピュータ、ウェブサーバ及びその他のコンピュータ装置などのエンドホストを接続することができる。ポート34は、スイッチ14のうちの1つを他のスイッチ14に接続するために使用することもできる。   Each switch (eg, each packet forwarding system) 14 may have an input / output port 34 (sometimes referred to as a network switch interface). A portion of the device can be connected to port 34 using a cable. For example, an end host such as a personal computer, a web server, and other computer devices can be connected to the port 34. Port 34 can also be used to connect one of the switches 14 to another switch 14.

パケット処理回路32は、ポート34のうちの1つのポートから別のポートにパケットを転送する際に使用することができ、着信パケットに対して他の好適な動作を実行する際にも使用することができる。パケット処理回路32は、専用高速スイッチ回路などの1又は2以上の集積回路を用いて実装することができ、ハードウェアデータ経路としての役割を果たすことができる。必要であれば、ソフトウェアデータ経路を実装する際に、制御ユニット24上で実行中のパケット処理ソフトウェア26を使用することもできる。   The packet processing circuit 32 can be used to transfer a packet from one of the ports 34 to another, and can also be used to perform other suitable operations on incoming packets. Can do. The packet processing circuit 32 can be implemented using one or more integrated circuits such as a dedicated high-speed switch circuit and can serve as a hardware data path. If necessary, the packet processing software 26 running on the control unit 24 can be used when implementing the software data path.

制御ユニット24は、制御ソフトウェアの記憶及び実行を行う処理及び記憶回路(例えば、1又は2以上のマイクロプロセッサ、メモリチップ、及びその他の制御回路)を含むことができる。例えば、制御ユニット24は、パケット処理ソフトウェア26などのソフトウェアを記憶して実行することができ、フローテーブル28を記憶することができ、コントローラクライアント30の動作をサポートするために使用することもできる。   The control unit 24 may include processing and storage circuits (eg, one or more microprocessors, memory chips, and other control circuits) that store and execute control software. For example, the control unit 24 can store and execute software, such as packet processing software 26, can store a flow table 28, and can be used to support the operation of the controller client 30.

コントローラクライアント30及びコントローラサーバ18は、OpenFlowプロトコル(例えば、OpenFlowスイッチ仕様書バージョン1.0.0を参照)などのネットワークスイッチプロトコルに準拠することができる。コントローラクライアント30のうちの1又は2以上のクライアントは、他のプロトコル(例えば、簡易ネットワーク管理プロトコル)に準拠することもできる。コントローラサーバ18は、OpenFlowプロトコル又は他の好適なプロトコルを用いて、スイッチ14が入出力ポート34からの着信パケットをどのように処理すべきかを定めるデータをコントローラクライアント30に提供することができる。   Controller client 30 and controller server 18 may conform to a network switch protocol such as the OpenFlow protocol (see, for example, OpenFlow switch specification version 1.0.0). One or more of the controller clients 30 may be compliant with other protocols (eg, simple network management protocol). The controller server 18 can provide data to the controller client 30 that defines how the switch 14 should process incoming packets from the input / output port 34 using the OpenFlow protocol or other suitable protocol.

1つの好適な構成では、コントローラサーバ18からのフローテーブルデータをフローテーブル28などのフローテーブルに記憶することができる。フローテーブル28のエントリは、スイッチ14(例えば、パケット処理回路32及び/又はパケット処理ソフトウェア26の機能)を構成する際に使用することができる。典型的なシナリオでは、フローテーブル28が、フローテーブルエントリのためのキャッシュストレージとしての役割を果たし、パケット処理回路32の回路によって維持される設定に、これらのフローテーブルエントリの対応するバージョンが組み込まれる。しかしながら、これは例示にすぎない。フローテーブル28は、スイッチ14におけるフローテーブルエントリのための専用ストレージとしての役割を果たすこともでき、或いはパケット処理回路32内のフローテーブルストレージリソースを選択する場合には省略することもできる。一般に、フローテーブルエントリは、あらゆる好適なデータ構造(例えば、1又は2以上のテーブル、リストなど)を用いて記憶することができる。明確化のために言えば、本明細書では、フローテーブル28のデータを(制御ユニット24のデータベース内に維持されるか、それともパケット処理回路32の構成に組み込まれるかに関わらず)、フローテーブルエントリを形成しているもの(例えば、フローテーブル28の行)として見なす。   In one preferred configuration, flow table data from the controller server 18 can be stored in a flow table such as the flow table 28. The entries in the flow table 28 can be used when configuring the switch 14 (eg, the function of the packet processing circuit 32 and / or the packet processing software 26). In a typical scenario, the flow table 28 serves as a cache storage for the flow table entries, and the settings maintained by the circuit of the packet processing circuit 32 incorporate the corresponding versions of these flow table entries. . However, this is only an example. The flow table 28 can serve as dedicated storage for the flow table entry in the switch 14 or can be omitted when selecting a flow table storage resource in the packet processing circuit 32. In general, flow table entries can be stored using any suitable data structure (eg, one or more tables, lists, etc.). For clarity, the flow table 28 data (whether maintained in the control unit 24 database or incorporated in the configuration of the packet processing circuit 32) is referred to herein as a flow table. It is considered as forming an entry (for example, a row of the flow table 28).

スイッチ14が着信パケットをどのように処理すべきかを定めるデータを記憶するフローテーブル28の例は例示にすぎない。必要であれば、フローテーブル28の代わりに、又はフローテーブル28に加えて、いずれかのパケット転送決定エンジンを用いて、パケット転送システム14がネットワークパケットの転送方法を決定する支援を行うこともできる。一例として、パケット転送決定エンジンは、パケット転送システム14に、ネットワークパケットをその属性に基づいて(例えば、ネットワークプロトコルヘッダに基づいて)所定のポートに転送するように指示することができる。   The example of the flow table 28 that stores data defining how the switch 14 should process incoming packets is merely illustrative. If necessary, the packet forwarding system 14 can assist in determining how to forward network packets using any packet forwarding decision engine instead of or in addition to the flow table 28. . As an example, the packet forwarding decision engine can instruct the packet forwarding system 14 to forward a network packet to a predetermined port based on its attributes (eg, based on a network protocol header).

いずれかの所望のスイッチには、コントローラサーバと通信して制御されるコントローラクライアントを設けることができる。例えば、制御ソフトウェアを実行してパケット処理回路32を省略する汎用処理プラットフォームを用いてスイッチ14を実装することができる。別の例として、1又は2以上の高速スイッチ集積回路(「スイッチIC」)に結合された制御回路を用いてスイッチ14を実装することもできる。さらに別の例として、各々が独自のパケット処理回路を含む複数のラインカードを有するラックベースシステム内のラインカードとしてスイッチ14を実装することもできる。必要に応じて、コントローラサーバは、このラックベースシステム又は別のラックベースシステム内の1又は2以上のラインカード上、或いはネットワークに結合された他のコンピュータ装置上に実装することができる。   Any desired switch may be provided with a controller client that is controlled in communication with the controller server. For example, the switch 14 can be implemented using a general-purpose processing platform that executes control software and omits the packet processing circuit 32. As another example, switch 14 may be implemented using a control circuit coupled to one or more high-speed switch integrated circuits (“switch ICs”). As yet another example, the switch 14 can be implemented as a line card in a rack-based system having a plurality of line cards each including its own packet processing circuit. If desired, the controller server can be implemented on one or more line cards in this rack-based system or another rack-based system, or on other computing devices coupled to a network.

図2に示すように、コントローラサーバ18及びコントローラクライアント30は、ネットワークプロトコルスタック58及びネットワークプロトコルスタック60などのネットワークプロトコルスタックを用いてネットワーク経路66を介して通信することができる。スタック58及び60は、例えば、(一例として)Linux TCP/IPスタック、又はVxWorksオペレーティングシステム内のTCP/IPスタックとすることができる。経路66は、例えばスイッチ14と外部装置との間のネットワーク接続をサポートする経路(例えば、図1のネットワーク経路16)とすることも、或いはラックベースシステム内の基幹経路とすることもできる。本明細書では、一例として経路66が経路16などのネットワーク経路である構成について説明することもある。   As shown in FIG. 2, the controller server 18 and the controller client 30 can communicate via a network path 66 using a network protocol stack, such as a network protocol stack 58 and a network protocol stack 60. The stacks 58 and 60 can be, for example, a Linux TCP / IP stack (as an example) or a TCP / IP stack within the VxWorks operating system. The path 66 may be, for example, a path that supports network connection between the switch 14 and an external device (for example, the network path 16 in FIG. 1), or may be a backbone path in the rack-based system. In this specification, a configuration in which the path 66 is a network path such as the path 16 may be described as an example.

制御プロトコルスタック56は、ネットワークプロトコルスタック58と制御ソフトウェア54との間のインターフェイスとしての役割を果たす。制御プロトコルスタック62は、ネットワークプロトコルスタック60と制御ソフトウェア64との間のインターフェイスとしての役割を果たす。動作中、制御プロトコルスタック56は、コントローラサーバ18がコントローラクライアント30と通信している時に制御プロトコルメッセージ(例えば、ポートをアクティブにするための、又はフローテーブル28に特定のフローテーブルエントリを導入するための制御メッセージ)を生成して解析する。図2に示すタイプの構成を使用することにより、コントローラサーバ18とコントローラクライアント30との間のリンクを介してネットワーク接続が形成される。コントローラサーバ18とコントローラクライアント30は、伝送制御プロトコル(TCP)又はユーザデータグラムプロトコル(UDP)・オーバ・インターネットプロトコル(IP)ネットワーク接続を用いて通信することができる。ネットワーク接続を介したコントローラサーバ18とコントローラクライアント30との間の通信時に使用できる制御プロトコルの例としては、(一例として)SNMP及びOpenFlowプロトコルスタック・バージョン1.0.0が挙げられる。   The control protocol stack 56 serves as an interface between the network protocol stack 58 and the control software 54. The control protocol stack 62 serves as an interface between the network protocol stack 60 and the control software 64. In operation, the control protocol stack 56 controls control protocol messages (eg, to activate a port or to introduce a specific flow table entry in the flow table 28 when the controller server 18 is communicating with the controller client 30. Control message) is generated and analyzed. By using a configuration of the type shown in FIG. 2, a network connection is formed via a link between the controller server 18 and the controller client 30. The controller server 18 and the controller client 30 can communicate using a transmission control protocol (TCP) or user datagram protocol (UDP) over Internet protocol (IP) network connection. Examples of control protocols that can be used during communication between the controller server 18 and the controller client 30 over a network connection include (as an example) SNMP and OpenFlow protocol stack version 1.0.0.

フローテーブル28は、(ヘッダフィールドと呼ばれることもある)複数のフィールドを有するフローテーブルエントリ(例えば、テーブル内の行)を含む。スイッチ14によって受け取られたパケット内のフィールドは、フローテーブル内のフィールドと比較することができる。各フローテーブルエントリは、関連する動作を有することができる。パケット内のフィールドとフローテーブルエントリ内のフィールドとが一致した場合、このフローテーブルエントリのための対応する動作を行うことができる。   The flow table 28 includes a flow table entry (eg, a row in the table) having a plurality of fields (sometimes referred to as header fields). The fields in the packet received by the switch 14 can be compared with the fields in the flow table. Each flow table entry can have an associated action. If the field in the packet matches the field in the flow table entry, the corresponding action for this flow table entry can be performed.

図3に、例示的なフローテーブルを示す。図3に示すように、テーブル28は、フローテーブルエントリ(行)68を有することができる。各フローテーブルエントリは、ヘッダ70、動作72及び統計74に関連することができる。各ヘッダ70は、複数のヘッダフィールド76を含むことができる。各フローテーブルエントリ内の動作は、パケット内のフィールドと、このフローテーブルエントリのヘッダ内の対応するフィールドとの間に一致が検出された時に、スイッチ14がパケットに対してどのような動作を行うべきかを示す。スイッチ14は、フローテーブル28の統計部分内に、コントローラサーバ18がスイッチ14の性能に関する情報を取得したい時に問い合わせることができる統計データ(カウンタ値)を維持する。   FIG. 3 shows an exemplary flow table. As shown in FIG. 3, the table 28 may have a flow table entry (row) 68. Each flow table entry can be associated with a header 70, action 72 and statistics 74. Each header 70 can include a plurality of header fields 76. The operation in each flow table entry is what the switch 14 does with the packet when a match is detected between the field in the packet and the corresponding field in the header of this flow table entry. Indicates what should be done. The switch 14 maintains statistical data (counter value) that can be inquired in the statistical part of the flow table 28 when the controller server 18 wants to obtain information on the performance of the switch 14.

ヘッダ70内のヘッダフィールド(及び各着信パケット内の対応するフィールド)は、イングレスポート(すなわち、受け取られるパケットが通過するスイッチ14内の物理ポートの識別子)、イーサネット送信元アドレス、イーサネット宛先アドレス、イーサネットタイプ、(VLANタグと呼ばれることもある)仮想ローカルエリアネットワーク(VLAN)識別、VLANプライオリティ、IP送信元アドレス、IP宛先アドレス、IPプロトコル、IP ToS(サービスタイプ)ビット、(送信元TCPポートと呼ばれることもある)トランスポート送信元ポート/インターネット制御メッセージプロトコル(ICMP)タイプ、及び(宛先TCPポートと呼ばれることもある)トランスポート宛先ポート/ICMPコードといったフィールドを含むことができる。必要に応じて他のフィールドを使用することもできる。例えば、ネットワークプロトコルフィールド及びプロトコルポートフィールドを使用することができる。   The header fields in header 70 (and the corresponding fields in each incoming packet) are ingress ports (ie, identifiers of physical ports in switch 14 through which received packets pass), Ethernet source addresses, Ethernet destination addresses, Ethernet Type, virtual local area network (VLAN) identification (sometimes called VLAN tag), VLAN priority, IP source address, IP destination address, IP protocol, IP ToS (service type) bit, (called source TCP port) Transport source port / Internet control message protocol (ICMP) type, and transport destination port / ICMP code (sometimes called destination TCP port) It can include a field. Other fields can be used as needed. For example, a network protocol field and a protocol port field can be used.

各フローテーブルエントリ(フローエントリ)は、一致するパケットをスイッチがどのように処理するかを示す0又は1以上の動作に関連する。転送動作が存在しない場合、パケットは破棄されることが好ましい。パケットフィールドとフローテーブルエントリ内のヘッダフィールドとの間に一致が検出された時にスイッチ14が行うことができる動作としては、転送(例えば、着信インターフェイスを除く全てのインターフェイス上でパケットを送出するALL、パケットをカプセル化してコントローラサーバに送信するCONTROLLER、パケットをスイッチのローカルネットワーキングスタックに送信するLOCAL、フローテーブル28内の動作を実行するTABLE、入力ポートからパケットを送出するIN_PORT、例えば、従来のレベル2、VLAN及びレベル3処理を使用するスイッチによってサポートされているデフォルトの転送経路でパケットを処理するNORMAL、着信インターフェイスを除く最小の転送ツリーに沿ってパケットをフラッディングするFLOOD)を挙げることができる。スイッチ14が行うことができる追加動作としては、ポートに付随する待ち行列を通じてパケットを転送する待ち行列化動作、及び(例えば、フローテーブルエントリに一致する指定された動作を有していないパケットを破棄する)破棄動作が挙げられる。スイッチ14は、フィールド変更動作をサポートすることもできる。行うことができるフィールド変更動作の例としては、VLAN IDの設定(Set VLAN ID)、VLANプライオリティの設定、VLANヘッダの除去、VLANタグの変更、イーサネット送信元MAC(媒体アクセス制御)アドレスの変更、イーサネット宛先MACアドレスの変更、IPv4送信元アドレスの変更、IPv4 ToSビットの変更、トランスポート宛先ポートの変更が挙げられる。   Each flow table entry (flow entry) is associated with zero or more operations that indicate how the switch handles matching packets. If there is no forwarding operation, the packet is preferably discarded. Operations that can be performed by the switch 14 when a match is detected between the packet field and the header field in the flow table entry include forwarding (eg, ALL that sends a packet on all interfaces except the incoming interface, CONTROLLER that encapsulates the packet and sends it to the controller server, LOCAL that sends the packet to the local networking stack of the switch, TABLE that performs the operation in the flow table 28, IN_PORT that sends the packet from the input port, for example, conventional level 2 NORMAL to process packets on the default forwarding path supported by switches using VLAN and level 3 processing, along the smallest forwarding tree excluding incoming interfaces It can be mentioned FLOOD) to flood the packet. Additional operations that the switch 14 can perform include queuing operations that forward packets through a queue associated with the port, and discard packets that do not have a specified operation that matches the flow table entry (eg, Yes) a discard operation. The switch 14 can also support field change operations. Examples of field change operations that can be performed include VLAN ID setting (Set VLAN ID), VLAN priority setting, VLAN header removal, VLAN tag change, Ethernet source MAC (medium access control) address change, Examples include changing the Ethernet destination MAC address, changing the IPv4 source address, changing the IPv4 ToS bit, and changing the transport destination port.

図4は、3つのフローテーブルエントリを有する例示的なフローテーブルである。これらのエントリは、ワイルドカード(例えば、記号「*」)のフィールドを含む。特定のフィールドにワイルドカードが存在する場合、着信パケット内の特定のフィールド値に関わらず、全ての着信パケットが、対応するフィールドに対して「一致」を形成すると見なされる。追加のフィールドは、追加のパケット情報(例えば、ネットワークパケットのパケットヘッダ情報)に一致することができる。   FIG. 4 is an exemplary flow table having three flow table entries. These entries include a field of wildcards (eg, the symbol “*”). If a wildcard is present in a particular field, all incoming packets are considered to form a “match” for the corresponding field regardless of the particular field value in the incoming packet. The additional field can match additional packet information (eg, packet header information of a network packet).

図4のテーブルの1行目のエントリは、フローテーブルエントリが機能しているスイッチにイーサネットスイッチングを行うように指示する。具体的には、一致するイーサネット宛先アドレスを有する着信パケットがポート3に転送される。   The entry in the first row of the table in FIG. 4 instructs the switch in which the flow table entry is functioning to perform Ethernet switching. Specifically, an incoming packet having a matching Ethernet destination address is forwarded to port 3.

図4のテーブルの2行目のエントリは、インターネットルーティングを行うためにスイッチをどのように構成できるかを示す(すなわち、パケットがその宛先IPアドレスに基づいて転送される)。   The entry in the second row of the table of FIG. 4 shows how the switch can be configured for Internet routing (ie, the packet is forwarded based on its destination IP address).

図4のテーブルの3行目は、ファイアウォール機能を実行するためにスイッチをどのように構成できるかを示すエントリを含む。80という宛先IPポート値を有するパケットが受け取られると、このパケットは破棄される(すなわち、スイッチは、ポート80のトラフィックをブロックするファイアウォールとして機能するように構成される)。   The third row of the table of FIG. 4 includes an entry indicating how the switch can be configured to perform the firewall function. If a packet with a destination IP port value of 80 is received, the packet is discarded (ie, the switch is configured to act as a firewall that blocks port 80 traffic).

図4に示すタイプのフローテーブルエントリは、システムのセットアップ動作中にコントローラサーバ18によってスイッチ14にロードすることも、或いはコントローラサーバ18におけるスイッチ14などのスイッチからのパケットの受信及び処理に応答してコントローラサーバ18からスイッチ14にリアルタイムで提供することもできる。多くのスイッチ14を含むネットワークでは、各スイッチに、ネットワークを介した経路を形成するのに適したフローテーブルエントリを提供することができる。   A flow table entry of the type shown in FIG. 4 may be loaded into the switch 14 by the controller server 18 during system setup operations, or in response to receiving and processing packets from a switch, such as the switch 14 in the controller server 18. The controller server 18 can also provide the switch 14 in real time. In a network that includes many switches 14, each switch can be provided with a flow table entry suitable for forming a route through the network.

図5に、入出力ポート34において受け取られたパケットを処理する際にスイッチ14が実行できる例示的なステップを示す。ステップ78において、スイッチ14が、そのポートのうちの1つ(例えば、図1の入出力ポート34のうちの1つ)においてパケットを受け取る。   FIG. 5 illustrates exemplary steps that can be performed by switch 14 in processing a packet received at input / output port 34. In step 78, switch 14 receives the packet at one of its ports (eg, one of input / output ports 34 of FIG. 1).

ステップ80において、スイッチ14は、受け取ったパケットのフィールドをこのスイッチのフローテーブル28内のフローテーブルエントリのフィールドと比較して一致が存在するかどうかを判定する。フローテーブルエントリ内のフィールドには、完全な値(例えば、完全なアドレス)を含むものもある。他のフィールドには、ワイルドカード(すなわち、「*」という「無関係」を示すワイルドカード文字が記されたフィールド)を含むものもある。さらに他のフィールドには、部分的に完全なエントリ(例えば、部分的にワイルドカードになっている部分的なアドレス)を有するものもある。フィールドによっては、(例えば、TCPポート番号を1〜4096の値に制限することによって)範囲を使用し、実質的にこの範囲を用いて一種の部分的ワイルドカードを実装できるものもある。スイッチ14は、受け取ったパケットとフローテーブルエントリとの間でフィールド毎の比較を行う際に、フローテーブルエントリ内の各フィールドが、一切のワイルドカードを含まない完全な値を含むか否か、ワイルドカードを伴う部分的な値を含むか否か、又はワイルドカード文字(すなわち、完全にワイルドカードになっているフィールド)を含むか否かを考慮することができる。   In step 80, the switch 14 compares the field of the received packet with the field of the flow table entry in the flow table 28 of this switch to determine whether a match exists. Some fields in the flow table entry contain complete values (eg, complete addresses). Other fields may include wildcards (ie, fields with a wildcard character “*” indicating “irrelevant”). Still other fields may have partially complete entries (eg, partial addresses that are partially wildcarded). Some fields can use a range (eg, by limiting the TCP port number to a value between 1 and 4096), and can effectively use this range to implement a kind of partial wildcard. When performing a field-by-field comparison between the received packet and the flow table entry, the switch 14 determines whether each field in the flow table entry includes a complete value that does not include any wildcards. Whether to include a partial value with a card or whether to include a wildcard character (ie, a field that is fully wildcarded) can be considered.

ステップ80の動作中に、パケットのフィールドとフローテーブルエントリの対応するフィールドとの間に一致が存在しないと判定された場合、スイッチ14は、リンク16を介してコントローラサーバ18にパケットを送信することができる(ステップ84)。   During the operation of step 80, if it is determined that there is no match between the packet field and the corresponding field in the flow table entry, the switch 14 sends the packet to the controller server 18 via the link 16. (Step 84).

ステップ80の動作中に、パケットとフローテーブルエントリとの間に一致が存在すると判定された場合、スイッチ14は、このフローテーブルエントリに関連する動作を実行して、このフローテーブルエントリの統計フィールド内のカウンタ値を更新することができる(ステップ82)。その後、線86によって示すように、処理はステップ78に戻ってスイッチ14が別のパケットを処理することができる。   If, during the operation of step 80, it is determined that there is a match between the packet and the flow table entry, the switch 14 performs the operation associated with this flow table entry and enters the statistics field of this flow table entry. Can be updated (step 82). Thereafter, as indicated by line 86, processing returns to step 78 to allow switch 14 to process another packet.

図6は、コントローラ18がスイッチを制御できる例示的なネットワーク100を示す図である。コントローラ18は、コントローラサーバとすることも、又は複数のコンピュータ装置にわたって実装される分散型コントローラとすることもできる。図6に示すように、ネットワーク100は、スイッチSW1、SW2及びSW3を含むことができる。これらのスイッチは、専用スイッチ回路を用いて実装される物理的スイッチとすることも、又はソフトウェアスイッチとすることもできる。ソフトウェアスイッチの例としては、離散コンピュータ装置上(例えば、ラックベースシステム内のサーバ上)のソフトウェアを用いて実装されるハイパーバイザスイッチが挙げられる。このようなソフトウェアスイッチは、ソフトウェアスイッチを実装するコンピュータ装置の専用物理ポートに接続されたケーブルによってネットワークの残り部分に結合される(例えば、各ソフトウェアスイッチは、ソフトウェアスイッチを実装する所与のサーバの物理ポートに制限され拘束される)。   FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary network 100 in which the controller 18 can control the switch. The controller 18 can be a controller server or a distributed controller implemented across multiple computer devices. As shown in FIG. 6, the network 100 may include switches SW1, SW2, and SW3. These switches can be physical switches implemented using dedicated switch circuitry, or they can be software switches. An example of a software switch is a hypervisor switch implemented using software on a discrete computer device (eg, on a server in a rack-based system). Such software switches are coupled to the rest of the network by a cable connected to a dedicated physical port of a computer device that implements the software switch (eg, each software switch is for a given server that implements the software switch). Restricted and bound to physical ports).

コントローラ18は、制御経路66を介してネットワーク100のスイッチに結合することができる。コントローラ18は、(例えば、図3のフローテーブルエントリ68などのフローテーブルエントリを提供することによって)制御経路66を用いてスイッチを制御することができる。   Controller 18 may be coupled to a switch of network 100 via control path 66. Controller 18 can control the switch using control path 66 (eg, by providing a flow table entry, such as flow table entry 68 of FIG. 3).

ネットワーク100は、ネットワーク100のスイッチに結合された、エンドホストEH1、EH2及びEH3などのエンドホストを含むことができる。図6の例では、エンドホストEH1及びEH3がスイッチSW1のポートP1及びP2に結合され、エンドホストEH2がスイッチSW3のポートP2に結合されている。スイッチのポートは、他のスイッチのポートに結合することもできる。例えば、スイッチSW1のポートP3は、スイッチSW2のポートP1に結合することができ、スイッチSW2のポートP2は、スイッチSW3のポートP1に結合することができる。スイッチポートにおいて第1のエンドホストから受け取られたパケットは、エンドホスト間に結合されたスイッチによって第2のエンドホストに転送することができる。   Network 100 may include end hosts such as end hosts EH1, EH2, and EH3 coupled to a switch of network 100. In the example of FIG. 6, end hosts EH1 and EH3 are coupled to ports P1 and P2 of switch SW1, and end host EH2 is coupled to port P2 of switch SW3. A switch port can also be coupled to another switch port. For example, port P3 of switch SW1 can be coupled to port P1 of switch SW2, and port P2 of switch SW2 can be coupled to port P1 of switch SW3. Packets received from the first end host at the switch port can be forwarded to the second end host by a switch coupled between the end hosts.

ネットワーク管理者などのユーザが所望の動作のためにネットワーク100を構成することは困難な場合がある。例えば、エンドホストグループ間の通信を分離又は別様に制限することが望ましい場合がある。別の例として、ネットワーク管理者がネットワークの各スイッチ及び各エンドホストについてネットワークポリシー(例えば、ルーティングルール、アクセス制御リスト、その他)を手動で構成することは非効率的な場合もある。コントローラ18は、基本ネットワークトポロジ(例えば、物理ネットワークトポロジ)上に仮想ルータ及び仮想スイッチの論理ネットワークトポロジを実装するように構成することができる。論理ネットワークトポロジは、ネットワークの構成効率、柔軟性及び能力の改善などの利点をもたらすことができる。図7は、図6の基本ネットワーク100から仮想ネットワークトポロジ120を実装するようにコントローラ18を構成した実例である。   It may be difficult for a user, such as a network administrator, to configure the network 100 for a desired operation. For example, it may be desirable to separate or otherwise limit communication between end host groups. As another example, it may be inefficient for a network administrator to manually configure network policies (eg, routing rules, access control lists, etc.) for each switch and each end host in the network. The controller 18 can be configured to implement a logical network topology of virtual routers and virtual switches on a basic network topology (eg, physical network topology). Logical network topologies can provide benefits such as improved network configuration efficiency, flexibility and capacity. FIG. 7 is an example in which the controller 18 is configured to implement the virtual network topology 120 from the basic network 100 of FIG.

仮想ネットワークトポロジ120は、基本ネットワーク100の物理的制約内におけるいずれかの所望のトポロジとすることができる(例えば、各仮想経路は、基本ネットワーク内の少なくとも1つの、場合によってはそれ以上の対応する経路を有する)。基本経路は、物理的スイッチ及び/又はソフトウェアベースのスイッチを含むことができる。   The virtual network topology 120 can be any desired topology within the physical constraints of the base network 100 (eg, each virtual path corresponds to at least one, and possibly more, within the base network. Have a route). The basic path can include physical switches and / or software-based switches.

図7に示すように、仮想ネットワークトポロジ120は、VSW1及びVSW2などの仮想スイッチ、及びVR1などの仮想ルータを含むことができる。仮想スイッチは、ネットワークのエンドホストグループから形成され、エンドホストのいずれかの所望のネットワーク属性によって規定することができる。必要であれば、仮想スイッチに、異なる基本物理スイッチ又はソフトウェアスイッチに結合されたエンドホストを割り当てることもできる。仮想スイッチVSW1にはエンドホストEH1及びEH2を割り当てることができ、仮想スイッチVSW2にはエンドホストEH3を割り当てることができる。仮想スイッチは、エンドホストと、仮想ネットワークトポロジ内の他の要素とに結合された仮想ポートを有することができる。例えば、仮想スイッチVSW1は、エンドホストEH1、エンドホストEH2及び仮想ルータVR1に結合された、仮想ポートVP1、VP2及びVP3を有することができる。同様に、仮想スイッチVSW2は、エンドホストEH3及び仮想ルータVR1にそれぞれ結合された、仮想ポートVP1及びVP2を有することができる。   As shown in FIG. 7, the virtual network topology 120 may include virtual switches such as VSW1 and VSW2, and virtual routers such as VR1. The virtual switch is formed from an end host group of the network and can be defined by any desired network attribute of the end host. If necessary, the virtual switch can be assigned an end host coupled to a different basic physical switch or software switch. End hosts EH1 and EH2 can be assigned to the virtual switch VSW1, and an end host EH3 can be assigned to the virtual switch VSW2. A virtual switch can have virtual ports coupled to end hosts and other elements in the virtual network topology. For example, virtual switch VSW1 can have virtual ports VP1, VP2, and VP3 coupled to end host EH1, end host EH2, and virtual router VR1. Similarly, virtual switch VSW2 may have virtual ports VP1 and VP2 coupled to end host EH3 and virtual router VR1, respectively.

エンドホストを特徴付ける上で使用できるネットワーク属性の例としては、エンドホストが結合された物理又はハイパーバイザスイッチポート、エンドホストのハードウェアアドレス(例えば、MACアドレス)、エンドホストのプロトコルアドレス(例えば、IPアドレス)、仮想ローカルエリアネットワーク(VLAN)タグ、及び/又はエンドホストのその他のネットワーク属性が挙げられる。例えば、コントローラ18は、エンドホストEH1をスイッチVSW1のポートP1に接続されていると識別することができ、エンドホストEH2をMACアドレスによって識別することができ、エンドホストEH3をIPアドレスによって識別することができる。別の例として、スイッチSW3がハイパーバイザスイッチであるシナリオでは、エンドホストEH2を、エンドホストEH2が結合されている論理ハイパーバイザスイッチによって識別することができる。これらの例は例示にすぎない。エンドホストを仮想スイッチに割り当てる際には、ネットワークパケットヘッダフィールド内で使用されるようなあらゆる所望のネットワーク属性、又はネットワーク属性のあらゆる所望の組み合わせを使用することができ、物理及びハイパーバイザスイッチの基本ネットワークからあらゆる所望の数の分散型仮想スイッチを生成することができる。   Examples of network attributes that can be used to characterize an end host include the physical or hypervisor switch port to which the end host is bound, the hardware address (eg, MAC address) of the end host, and the protocol address of the end host (eg, IP Address), virtual local area network (VLAN) tag, and / or other network attributes of the end host. For example, the controller 18 can identify the end host EH1 as connected to the port P1 of the switch VSW1, can identify the end host EH2 by a MAC address, and can identify the end host EH3 by an IP address. Can do. As another example, in a scenario where switch SW3 is a hypervisor switch, end host EH2 can be identified by a logical hypervisor switch to which end host EH2 is coupled. These examples are merely illustrative. When assigning end hosts to virtual switches, any desired network attributes, such as those used in the network packet header field, or any desired combination of network attributes can be used, and the basics of physical and hypervisor switches Any desired number of distributed virtual switches can be created from the network.

仮想スイッチは、グループ化して1又は2以上の仮想ルータを形成することができる。図7の例では、仮想スイッチVSW1及びVSW2をグループ化して仮想ルータVR1を形成している。換言すれば、仮想スイッチVSW1及びVSW2のエンドホストグループは仮想ルータVR1に割り当てられている。各仮想スイッチは、仮想スイッチの全てのエンドホストにブロードキャストネットワークパケットが転送されるそれぞれのブロードキャストドメインを実装する役割を果たす。ブロードキャストネットワークパケットは、ネットワークパケットを、関連するブロードキャストドメインの全てのエンドホストを宛先とするブロードキャストネットワークパケットとして識別するヘッダフィールドを有するネットワークパケットとすることができる。例えば、エンドホストEH2から仮想スイッチVSW1によって受け取られたブロードキャストネットワークパケットは、仮想スイッチVSW1によって、仮想スイッチVSW1に割り当てられている他の各エンドホストに(すなわち、エンドホストEH1に)転送することができる。   Virtual switches can be grouped to form one or more virtual routers. In the example of FIG. 7, virtual switches VSW1 and VSW2 are grouped to form a virtual router VR1. In other words, the end host groups of the virtual switches VSW1 and VSW2 are assigned to the virtual router VR1. Each virtual switch is responsible for implementing a respective broadcast domain in which broadcast network packets are forwarded to all end hosts of the virtual switch. A broadcast network packet may be a network packet having a header field that identifies the network packet as a broadcast network packet destined for all end hosts of the associated broadcast domain. For example, a broadcast network packet received by the virtual switch VSW1 from the end host EH2 can be forwarded by the virtual switch VSW1 to each other end host assigned to the virtual switch VSW1 (ie, to the end host EH1). .

仮想ルータは、ネットワークルーティング機能を実行し、仮想スイッチの異なるブロードキャストドメインについては分離を行う。例えば、仮想ルータVR1は、ブロードキャストパケットが仮想スイッチVSW1によって仮想スイッチVSW2に(及びこの逆に)転送されるのを防ぐことができる。ブロードキャストドメインは、IPアドレスレンジに関して、所与の仮想ルータの各インターフェイスに異なるそれぞれのIPアドレスレンジが割り当てられるように規定することができる。例えば、インターフェイスIF1及び仮想スイッチVSW1に第1のIPアドレスレンジを割り当て、インターフェイスIF2及び仮想スイッチVSW2に第2のIPアドレスレンジを割り当てることができる。図7の例では、仮想ルータとは対照的に、仮想スイッチは、IPドメインに基づくネットワークルーティング機能を全く行わない。しかしながら、必要であれば、仮想ルータを省略して、仮想スイッチが転送及びルーティング機能を実行することもできる。   The virtual router performs a network routing function and separates different broadcast domains of the virtual switch. For example, the virtual router VR1 can prevent a broadcast packet from being transferred by the virtual switch VSW1 to the virtual switch VSW2 (and vice versa). The broadcast domain can be defined such that with respect to the IP address range, each interface of a given virtual router is assigned a different respective IP address range. For example, a first IP address range can be assigned to the interface IF1 and the virtual switch VSW1, and a second IP address range can be assigned to the interface IF2 and the virtual switch VSW2. In the example of FIG. 7, in contrast to the virtual router, the virtual switch does not perform any network routing function based on the IP domain. However, if necessary, the virtual switch can be omitted and the virtual switch can perform forwarding and routing functions.

仮想ルータが実行できるネットワークルーティング機能としては、仮想ルータのインターフェイスにおいて受け取られたネットワークパケットのヘッダを変更することが挙げられる。仮想ルータは、ネットワークパケットのIPヘッダの有効期間フィールドを減分することができる。仮想ルータは、送信元及び宛先MACアドレスフィールドなどのイーサネットヘッダを、所望のブロードキャストドメインに対応するように変更することができる。例えば、仮想ルータの各インターフェイスに、それぞれのイーサネットアドレスを割り当てることができる。このシナリオでは、仮想ルータが、送信元MACアドレスフィールドを仮想ルータのエグレス(送出)インターフェイスに一致するように書き換えることができる。仮想ルータは、宛先MACアドレスフィールドをネクストホップアドレスに一致するように書き換えることができる。   A network routing function that a virtual router can perform includes changing the header of a network packet received at the interface of the virtual router. The virtual router can decrement the lifetime field of the IP header of the network packet. The virtual router can change Ethernet headers such as source and destination MAC address fields to correspond to the desired broadcast domain. For example, each Ethernet address can be assigned to each interface of the virtual router. In this scenario, the virtual router can rewrite the source MAC address field to match the egress interface of the virtual router. The virtual router can rewrite the destination MAC address field to match the next hop address.

コントローラ18は、仮想ネットワークの論理ポート(例えば、分散型仮想スイッチの仮想ポート又は分散型仮想ルータのインターフェイス)においてネットワークポリシールールを適用して実施するために使用することもできる。ネットワークポリシールールは、エンドホスト間のネットワーク経路を決定するのに役立つネットワークルーティングルールを含むとともに、選択されたネットワークトラフィックを許可又はブロックするアクセス制御リストを含むことができる。ネットワークポリシールールは、ユーザによって提供することができる。図8は、コントローラ18が実装できる例示的なアクセス制御リストを示す図である。   The controller 18 can also be used to apply and enforce network policy rules at a logical port of a virtual network (eg, a virtual port of a distributed virtual switch or an interface of a distributed virtual router). Network policy rules include network routing rules that help determine network paths between end hosts, and can include access control lists that allow or block selected network traffic. Network policy rules can be provided by the user. FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary access control list that the controller 18 can implement.

図8に示すように、アクセス制御リスト132は、論理ポート、エンドホスト情報及びプロトコルポートなどのネットワーク属性を識別する。一般に、アクセス制御リスト132には、1又は2以上の論理ポート、物理ポート及び/又はパケットヘッダフィールドなどのあらゆる所望のネットワーク属性を含めることができる。パケットヘッダフィールドは、1又は2以上のエンドホスト(例えば、送信元又は宛先エンドホスト)を識別するヘッダフィールドを含むことができる。例えば、アクセス制御リスト132は、送信元MACアドレス、送信元IPアドレス、宛先MACアドレス及び/又は宛先IPアドレスなどのエンドホスト識別フィールドを含むことができる。必要であれば、データベースを用いてエンドホストにマッピングできるエイリアス(例えば、文字列)を通じてエンドホストを識別することもできる。   As shown in FIG. 8, the access control list 132 identifies network attributes such as logical ports, end host information, and protocol ports. In general, the access control list 132 may include any desired network attributes such as one or more logical ports, physical ports, and / or packet header fields. The packet header field may include a header field that identifies one or more end hosts (eg, a source or destination end host). For example, the access control list 132 may include an end host identification field such as a source MAC address, a source IP address, a destination MAC address, and / or a destination IP address. If necessary, the end host can be identified through an alias (eg, a string) that can be mapped to the end host using a database.

コントローラ18は、アクセス制御リスト132によって規定されるネットワークポリシールールを実装するフローテーブルエントリを生成することができる。図8の例では、アクセス制御リスト132が、仮想スイッチVSW1の論理ポートVP2、エンドホストEH1のMACアドレス(MACEH1)、及びプロトコルポート80を識別する。プロトコルポート80は、伝送制御プロトコル(TCP)ポートとすることができる。コントローラ18は、アクセス制御リスト132を処理して、仮想スイッチVSW1の論理ポートVP2において受け取られた、送信元MACアドレスMACEH1及びTCPプロトコルポート80を有するネットワークパケットを破棄すべきである(すなわち、制御リスト132において識別されるネットワーク属性に一致するパケットを破棄すべきである)と判断することができる。仮想ネットワークトポロジ120は、仮想スイッチのあらゆる所望の構成、及び仮想スイッチに対するエンドホストのあらゆる所望の割り当てを有することができるので、仮想スイッチVSW1のVP2などの論理ポートの使用は、ネットワーク管理者にネットワークを構成する上での柔軟性をもたらすことができる。その後、コントローラ18は、フローテーブルエントリを生成して、アクセス制御リスト132を実装する基本ネットワーク100の基本物理及び/又はハイパーバイザスイッチに提供することができる。   The controller 18 can generate a flow table entry that implements the network policy rules defined by the access control list 132. In the example of FIG. 8, the access control list 132 identifies the logical port VP2 of the virtual switch VSW1, the MAC address (MACEH1) of the end host EH1, and the protocol port 80. The protocol port 80 can be a transmission control protocol (TCP) port. The controller 18 should process the access control list 132 to discard the network packet with the source MAC address MACEH1 and TCP protocol port 80 received at the logical port VP2 of the virtual switch VSW1 (ie, the control list). Packets that match the network attributes identified at 132 should be discarded). Since the virtual network topology 120 can have any desired configuration of virtual switches and any desired assignment of end hosts to the virtual switches, the use of logical ports, such as VP2 of the virtual switch VSW1, is network to the network administrator. Flexibility in constructing can be provided. The controller 18 can then generate a flow table entry and provide it to the basic physical and / or hypervisor switch of the basic network 100 that implements the access control list 132.

図9は、アクセス制御リスト132を実装する際にコントローラ18が生成できる例示的なフローテーブルエントリである。図9に示すように、フローテーブルエントリ142は、送信元MACアドレスフィールド内にエンドホストEH1のMACアドレスを含み、宛先MACアドレスフィールド内にエンドホストEH2のMACアドレスを含み、TCPポートフィールド内にポート80を含むことができる。フローテーブルエントリ142は、送信元MACアドレスMACEH1、宛先MACアドレスMACEH2及びTCPポート80を有する全てのパケットに一致するようにワイルドカードになっている追加の一致フィールド(図示せず)を含むこともできる。   FIG. 9 is an exemplary flow table entry that the controller 18 can generate when implementing the access control list 132. As shown in FIG. 9, the flow table entry 142 includes the MAC address of the end host EH1 in the source MAC address field, the MAC address of the end host EH2 in the destination MAC address field, and the port in the TCP port field. 80 can be included. The flow table entry 142 may also include an additional match field (not shown) that is wildcarded to match all packets with source MAC address MACEH1, destination MAC address MACEH2, and TCP port 80. .

アクセス制御リスト132を実装する際には、フローテーブルエントリ142を1又は2以上の物理又はハイパーバイザスイッチに提供することができる。例えば、フローテーブルエントリ142をスイッチSW3に提供することができる。このシナリオでは、フローテーブルエントリ142の動作フィールドから決定されるように、エンドホストEH1(すなわち、MACアドレスMACEH1を有する)からスイッチSW3によって受け取られたエンドホストEH2(すなわち、MACアドレスMACEH2を有する)宛ての、TCPポートが80のあらゆるネットワークパケットを破棄することができる。アクセス制御リスト132は、エンドホストEH3が割り当てられているVSW2の論理ポートVP2において規定され、エンドホストEH3は、基本ネットワークのスイッチSW3のポートP2に接続されているので、スイッチSW3は、フローテーブルエントリ142の好適な受信者とすることができる。しかしながら、仮想スイッチVSW2は分散型仮想スイッチであるため、コントローラ18は、フローテーブルエントリを介してアクセス制御リスト132を実装するためにあらゆる所望の基本スイッチを選択することができる。例えば、コントローラ18は、図10のフローテーブルエントリ144を生成してスイッチSW1に提供することができる。   In implementing the access control list 132, the flow table entry 142 can be provided to one or more physical or hypervisor switches. For example, a flow table entry 142 can be provided to the switch SW3. In this scenario, as determined from the operational field of flow table entry 142, addressed to end host EH2 (ie, having MAC address MACEH2) received by switch SW3 from end host EH1 (ie, having MAC address MACEH1). Any network packet with a TCP port of 80 can be discarded. The access control list 132 is defined in the logical port VP2 of the VSW2 to which the end host EH3 is allocated. Since the end host EH3 is connected to the port P2 of the switch SW3 of the basic network, the switch SW3 is a flow table entry. There may be 142 preferred recipients. However, since the virtual switch VSW2 is a distributed virtual switch, the controller 18 can select any desired basic switch to implement the access control list 132 via the flow table entry. For example, the controller 18 can generate the flow table entry 144 of FIG. 10 and provide it to the switch SW1.

図10に示すように、フローテーブルエントリ144は、(例えば、宛先MACアドレスMACEH2を有する)エンドホストEH2宛ての、TCPポートが80の、(スイッチSW1の)ポートP1において受け取られたネットワークパケットに一致する。エンドホストEH1はスイッチSW1のポートP1に結合されており、従ってエンドホストEH1からのパケットはスイッチSW1によって処理されるので、フローテーブルエントリ144は、スイッチSW1への提供に適することができる。フローテーブルエントリ144は、スイッチSW1に、(ポートP1経由で)エンドホストEH1から受け取られたエンドホストEH2宛てのTCPポート80上のネットワークパケットを破棄するように指示することができる。フローテーブルエントリ144及び142の各々は、基本ネットワーク100の異なるスイッチに提供されるが、エンドホストEH1がTCPポート80上でエンドホストEH2と通信するのを防ぐ上でネットワークポリシールール132を効果的に実装することができる。必要であれば、ネットワークポリシールールを実装する際に、複数のフローテーブルエントリを異なるスイッチに提供することもできる。例えば、コントローラ18は、アクセス制御リスト132を実装する際に、スイッチSW1、SW2及びSW3のあらゆる所望の組み合わせにフローテーブルエントリを提供することができる。   As shown in FIG. 10, the flow table entry 144 matches a network packet received at port P1 (of switch SW1) with TCP port 80 addressed to end host EH2 (eg, having destination MAC address MACEH2) To do. Since end host EH1 is coupled to port P1 of switch SW1, and therefore packets from end host EH1 are processed by switch SW1, flow table entry 144 can be suitable for provision to switch SW1. The flow table entry 144 can instruct the switch SW1 to discard the network packet on the TCP port 80 destined for the end host EH2 received from the end host EH1 (via the port P1). Each of the flow table entries 144 and 142 is provided to a different switch in the base network 100, but effectively prevents the network policy rule 132 from preventing the end host EH1 from communicating with the end host EH2 over TCP port 80. Can be implemented. If necessary, multiple flow table entries can be provided to different switches when implementing network policy rules. For example, the controller 18 can provide flow table entries for any desired combination of switches SW1, SW2, and SW3 when implementing the access control list 132.

図11は、コントローラ18が実装できるネットワークポリシールールの例示的な図である。図11に示すように、ネットワークポリシールール152は、仮想スイッチVSW1とVSW2との間のネットワークトラフィックをブロックすべきである旨を規定する。ネットワークポリシールール152は、仮想ルータVR1のためのルーティングルールとして規定することができる。コントローラ18は、ネットワークポリシールール152を処理して、基本ネットワーク100のスイッチのために、仮想スイッチVSW1とVSW2との間のネットワークトラフィックをブロックするフローテーブルエントリを生成することができる。例えば、基本ネットワーク100の1又は2以上のスイッチに、仮想スイッチVSW1のエンドホストを識別する送信元エンドホスト情報と、仮想スイッチVSW2のエンドホストを識別する宛先エンドホスト情報とを含むネットワークパケットに一致するフローテーブルエントリを提供することができる。このシナリオでは、フローテーブルエントリが、このフローテーブルエントリに一致するネットワークパケットを破棄するようにスイッチに指示することができる。   FIG. 11 is an exemplary diagram of network policy rules that the controller 18 can implement. As shown in FIG. 11, the network policy rule 152 specifies that network traffic between the virtual switches VSW1 and VSW2 should be blocked. The network policy rule 152 can be defined as a routing rule for the virtual router VR1. The controller 18 can process the network policy rules 152 to generate a flow table entry that blocks network traffic between the virtual switches VSW1 and VSW2 for the switch of the base network 100. For example, one or more switches of the basic network 100 match a network packet including source end host information identifying the end host of the virtual switch VSW1 and destination end host information identifying the end host of the virtual switch VSW2. A flow table entry can be provided. In this scenario, the flow table entry can instruct the switch to discard network packets that match the flow table entry.

仮想ネットワークトポロジは、必要に応じて再規定することもでき、これによってネットワークの構成及びネットワークポリシーの実施に柔軟性がもたらされる。図12の例に示すように、仮想ネットワークトポロジ162は、図7の仮想ネットワークトポロジ120のエンドホストEH2を仮想スイッチVSW2に再割り当てすることによって生成することができる。エンドホストの再割り当ては、基本ネットワーク100を変更することなく実行することができる(例えば、エンドホストEH2をスイッチSW3のポートP2に接続されたままにしておくことができる)。仮想ネットワークトポロジ162では、エンドホストEH2が、仮想スイッチVSW2の仮想ポートVP3に割り当てられる。   The virtual network topology can also be redefined as needed, which provides flexibility in network configuration and network policy enforcement. As shown in the example of FIG. 12, the virtual network topology 162 can be generated by reassigning the end host EH2 of the virtual network topology 120 of FIG. 7 to the virtual switch VSW2. The reassignment of the end host can be performed without changing the basic network 100 (for example, the end host EH2 can remain connected to the port P2 of the switch SW3). In the virtual network topology 162, the end host EH2 is assigned to the virtual port VP3 of the virtual switch VSW2.

時間と共に変更される仮想ネットワークトポロジに適したネットワークポリシールールを維持することは困難な場合がある。図7の仮想ネットワークトポロジ120のコントローラ18が図9のフローテーブルエントリ142を用いて図8のアクセス制御リスト132及び図11のネットワークポリシールール152を実装するシナリオについて検討する。このシナリオでは、エンドホストEH2の再割り当てを通じて仮想ネットワークトポロジ120を図12のトポロジ162に変更した場合、アクセス制御リスト132はもはや有効でなくなる(例えば、アクセス制御リスト132は、もはやいずれのエンドホストも割り当てられていない仮想スイッチVSW1の仮想ポートVP2に対して規定されているからである)。今や、エンドホストEH2は仮想スイッチVSW2に接続されているので、TCPポート80上でエンドホストEH1からエンドホストEH2に送信されるネットワークパケットは、ネットワークポリシールール152が仮想スイッチVSW1とVSW2との間の全てのネットワークトラフィックをブロックするという理由で依然としてブロックされる。従って、アクセス制御リスト132の所望のネットワーク動作はネットワークポリシールール152によって実装されるので、アクセス制御リスト132が無効であると識別することは困難な場合がある。   It can be difficult to maintain network policy rules that are suitable for virtual network topologies that change over time. Consider a scenario in which the controller 18 of the virtual network topology 120 of FIG. 7 implements the access control list 132 of FIG. 8 and the network policy rule 152 of FIG. 11 using the flow table entry 142 of FIG. In this scenario, if the virtual network topology 120 is changed to the topology 162 of FIG. 12 through reassignment of the end host EH2, the access control list 132 is no longer valid (eg, the access control list 132 is no longer on any end host). This is because it is defined for the virtual port VP2 of the unassigned virtual switch VSW1). Now, since the end host EH2 is connected to the virtual switch VSW2, a network packet transmitted from the end host EH1 to the end host EH2 on the TCP port 80 is transmitted between the virtual switch VSW1 and VSW2. It is still blocked because it blocks all network traffic. Accordingly, because the desired network behavior of the access control list 132 is implemented by the network policy rules 152, it may be difficult to identify the access control list 132 as invalid.

コントローラ18は、数百、数千又はそれ以上ものネットワークポリシールールを実装できるので、時間と共にネットワークが変更されると、相当数のネットワークポリシーが無効になる可能性がある。コントローラ18は、無効なネットワークポリシールール、ネットワーク変更の識別、又は他の形でのネットワーク機能のテストに役立つと思われるテスト動作を実行することができる。コントローラのテスト動作は、ネットワーク管理者などのユーザがテストルールを用いて定義することができる。図13は、コントローラ18に提供できる例示的なテストルール172を示す図である。テストルール172は、テスト動作を実行する際に使用することができ、従ってテスト用ルールと呼ばれることもある。   The controller 18 can implement hundreds, thousands, or more network policy rules, so if the network changes over time, a significant number of network policies can become invalid. The controller 18 may perform test operations that may be useful for testing invalid network policy rules, identifying network changes, or other forms of network functionality. The test operation of the controller can be defined by a user such as a network administrator using a test rule. FIG. 13 is a diagram illustrating an exemplary test rule 172 that can be provided to the controller 18. Test rule 172 can be used in performing a test operation and is therefore sometimes referred to as a test rule.

テストルール172は、テストパラメータ及び実行するテストの予想結果を含むことができる。図13の例では、テストパラメータが、エンドホストEH1がTCPポート80上でエンドホストEH2に接続できるどうかをコントローラがテストすべきであることを識別している。一例として、テストパラメータは、送信元エンドホストとしてのエンドホストEH1、宛先エンドホストとしてのエンドホストEH2、及びTCPポート80を定めることができる。予想結果は、はい又はいいえ(例えば、真/合格又は偽/不合格)とすることができる。必要であれば、予想結果が任意の条件リスト174を含むこともできる。任意の条件リスト174は、トラバースされるスイッチ、トリガされるネットワークポリシールール、又はテストルール172に基づいてテストを行う際に生じる他の情報のリストを含むことができる。   The test rules 172 can include test parameters and expected results of tests to be performed. In the example of FIG. 13, the test parameter identifies that the controller should test whether end host EH1 can connect to end host EH2 over TCP port 80. As an example, the test parameters may define an end host EH1 as a source end host, an end host EH2 as a destination end host, and a TCP port 80. The expected result can be yes or no (eg, true / pass or false / fail). If desired, the expected result can include an optional condition list 174. Optional condition list 174 may include a list of switches that are traversed, network policy rules that are triggered, or other information that occurs when testing based on test rules 172.

図14は、図13のルール172などのテストルールによって定められたテストを行う際にコントローラが実行できる例示的なステップのフローチャート180である。   FIG. 14 is a flowchart 180 of exemplary steps that can be performed by a controller when performing a test defined by a test rule, such as rule 172 of FIG.

ステップ182において、コントローラは、ネットワーク構成を受け取ることができる。例えば、このネットワーク構成はユーザが定義することができ、仮想スイッチに対するエンドホストの割り当て、及び仮想ルータに対する仮想スイッチの割り当てを含むことができる。   In step 182, the controller can receive the network configuration. For example, this network configuration can be user defined and can include end host assignments to virtual switches and virtual switch assignments to virtual routers.

ステップ184において、コントローラは、ネットワーク構成から論理ネットワークトポロジを生成することができる。例えば、図7の仮想ネットワークトポロジ120、図12の仮想ネットワークトポロジ162、又はいずれかの所望の仮想ネットワークトポロジを、ネットワーク構成によって定められる通りに生成することができる。   In step 184, the controller can generate a logical network topology from the network configuration. For example, the virtual network topology 120 of FIG. 7, the virtual network topology 162 of FIG. 12, or any desired virtual network topology can be generated as defined by the network configuration.

ステップ186において、コントローラは、生成された論理ネットワークトポロジの基本トポロジを識別することができる。コントローラは、仮想ネットワークトポロジの基本となるネットワークトポロジを決定する(例えば、基本ネットワークトポロジ内のスイッチ間の接続を識別する)際に、制御経路を介して物理及びハイパーバイザスイッチと通信することができる。   In step 186, the controller can identify the base topology of the generated logical network topology. The controller can communicate with physical and hypervisor switches via control paths when determining the underlying network topology of the virtual network topology (eg, identifying connections between switches in the basic network topology). .

ステップ188において、コントローラは、一連のテストルールを受け取ることができる。一般に、一連のテストルールはユーザが定義することができ、各テストルールは、必要に応じて1又は2以上のそれぞれのネットワークポリシーの妥当性をテストするためのテストを定めることができる。例えば、コントローラは、図8のアクセス制御リスト132の妥当性をテストする図13のテストルール172を受け取ることができる。   In step 188, the controller can receive a series of test rules. In general, a series of test rules can be defined by the user, and each test rule can define tests to test the validity of one or more respective network policies as needed. For example, the controller may receive the test rule 172 of FIG. 13 that tests the validity of the access control list 132 of FIG.

ステップ190において、コントローラは、各テストルールについてテストを行うことができる。テストは、論理及び/又は物理ネットワークトポロジに基づいて行うことができる。テストは、コントローラにおけるシミュレーションを通じて、又はネットワーク内へのテストパケットの投入を通じて行うことができる。   In step 190, the controller can test for each test rule. Testing can be based on logical and / or physical network topology. Testing can be done through simulation in the controller or through the insertion of test packets into the network.

図14の例におけるステップ182〜190の順序は例示にすぎない。必要であれば、これらのステップをあらゆる所望の順序で実行してネットワークのテストを行うこともできる。例えば、ユーザが定義したテストは、ネットワーク構成中又は通常のネットワーク動作中のあらゆる時点で受け取ることができる。必要であれば、コントローラは、フローチャート180のステップを周期的(例えば、5ミリ秒毎、100ミリ秒毎、10秒毎など)に実行することもできる。   The order of steps 182 through 190 in the example of FIG. 14 is merely illustrative. If necessary, these steps can be performed in any desired order to test the network. For example, user-defined tests can be received at any point during network configuration or normal network operation. If necessary, the controller can also periodically perform the steps of flowchart 180 (eg, every 5 milliseconds, every 100 milliseconds, every 10 seconds, etc.).

図15は、シミュレーションを通じたテストルールのテストを行うためにコントローラが実行できるステップの例示的なフローチャート190である。フローチャート190のステップは、例えば図14のステップ190において実行することができる。   FIG. 15 is an exemplary flowchart 190 of steps that can be performed by a controller to test a test rule through simulation. The steps of the flowchart 190 can be executed in, for example, step 190 of FIG.

ステップ192において、コントローラは、テストルールのテストパラメータに基づいてテストパケットを生成することができる。例えば、図13のテストルール172の場合、コントローラは、TCPポート80を用いてエンドホストEH1からエンドホストEH2に送信されるパケットを模倣したテストパケットを生成することができる。このシナリオでは、送信元パケットヘッダフィールドに送信元エンドホストEH1の情報(例えば、エンドホストEH1のMAC及び/又はIPアドレス)を投入し、宛先パケットヘッダフィールドに宛先エンドホストEH2の情報を投入することができる。TCPポート80などの追加のテストパラメータは、テストパケットの対応するヘッダフィールド(例えば、TCPポートヘッダフィールド)に記憶することができる。   In step 192, the controller can generate a test packet based on the test parameters of the test rule. For example, in the case of the test rule 172 in FIG. 13, the controller can generate a test packet imitating a packet transmitted from the end host EH1 to the end host EH2 using the TCP port 80. In this scenario, the source end host EH1 information (for example, the MAC and / or IP address of the end host EH1) is input into the source packet header field, and the destination end host EH2 information is input into the destination packet header field. Can do. Additional test parameters, such as TCP port 80, can be stored in a corresponding header field (eg, TCP port header field) of the test packet.

ステップ194において、コントローラは、パケットをコントローラに転送するスイッチを刺激したパケットをコントローラ自体に送信することができる。コントローラは、スイッチが含んでいたと思われる(例えば、エンドホストからのパケットを受け取ったスイッチポートを識別する)追加情報を含むPacket Inメッセージとしてパケットを送信することができる。この例は例示にすぎない。一般に、ステップ194において、コントローラは、典型的なネットワークパケットを処理する際のネットワーク動作をシミュレートすることにより(例えば、生成されたテストパケットの処理を刺激し、又は別様にトリガすることにより)、生成されたテストパケットのテストを開始することができる。   In step 194, the controller can send to the controller itself the packet that stimulated the switch to forward the packet to the controller. The controller can send the packet as a Packet In message containing additional information that the switch may have contained (eg, identifying the switch port that received the packet from the end host). This example is merely illustrative. In general, in step 194, the controller simulates network behavior when processing a typical network packet (eg, by stimulating or otherwise triggering the processing of the generated test packet). The test of the generated test packet can be started.

ステップ196において、コントローラは、論理ネットワークトポロジ(例えば、図14のステップ184において既にコントローラによって生成されている図7のトポロジ120などの論理ネットワークトポロジ)のパケットトラバーサルをシミュレートすることができる。コントローラは、パケットトラバーサルをシミュレートする際に、ネットワークパケットの送信元エンドホストと宛先エンドホストとの間の仮想ネットワークトポロジを通る仮想経路を識別することができる。コントローラは、トリガされたネットワークポリシールール、又は識別された仮想経路と別様に一致するネットワークポリシールールを識別することができる。   At step 196, the controller can simulate packet traversal of the logical network topology (eg, a logical network topology such as topology 120 of FIG. 7 that has already been generated by the controller at step 184 of FIG. 14). When simulating packet traversal, the controller can identify a virtual path through the virtual network topology between the source end host and the destination end host of the network packet. The controller can identify network policy rules that have been triggered or otherwise matched with the identified virtual path.

ステップ198において、コントローラは、物理及び/又はハイパーバイザスイッチの基本ネットワークを通る経路を識別する上で、識別された仮想経路を使用することができる。例えば、コントローラは、基本ネットワークを通る送信元エンドホストから宛先エンドホストへの経路を特定することができる。通常(例えば、コントローラの非テスト的動作中)、基本ネットワークを通る識別された経路内の物理及び/又はハイパーバイザスイッチには、(例えば、ステップ196において識別されたネットワークポリシールールを満たすようにパケットを転送又は破棄することによって)識別された経路を生成するようにスイッチに指示するフローテーブルエントリを提供することができる。しかしながら、コントローラは、ステップ196においてフローテーブルエントリを生成し、スイッチには提供しない。換言すれば、識別された経路は実装されない。   In step 198, the controller can use the identified virtual path in identifying a path through the physical and / or hypervisor switch base network. For example, the controller can identify a path from the source end host to the destination end host through the base network. Normally (eg, during non-testing operation of the controller), physical and / or hypervisor switches in the identified path through the base network are not able to receive packets (eg, to meet the network policy rules identified in step 196). A flow table entry can be provided that instructs the switch to create the identified path (by forwarding or discarding). However, the controller creates a flow table entry in step 196 and does not provide it to the switch. In other words, the identified path is not implemented.

ステップ200において、コントローラは、ステップ196及び198からのシミュレーション結果を予想結果と比較することができる。コントローラが図13のテストルール172を実行するシナリオについて検討する。このシナリオでは、コントローラが、TCPポート80を使用するエンドホストEH1からエンドホストEH2へのテストパケットを生成することができる(ステップ192)。その後、コントローラは、テストパケットのシミュレーションを開始することができる(ステップ194)。コントローラは、図7の論理ネットワークトポロジ120を通るテストパケットのトラバーサルをシミュレートして、仮想スイッチVSW1を通るエンドホストEH1からエンドホストEH2への経路を識別することができる。コントローラは、アクセス制御リスト132が仮想スイッチVSW1の仮想ポートVP2においてテストパケットを破棄すべき旨を規定していると識別することができる(ステップ196)。コントローラは、図6の基本ネットワーク100のスイッチSW1、SW2及びSW3を通る経路を識別し、図9及び図10のフローテーブルエントリ142又は144などのフローテーブルエントリをスイッチに提供することなく生成することができる(ステップ198)。ステップ200において、コントローラは、(例えば、アクセス制御リスト132に従ってテストパケットが破棄されるという)シミュレーション結果がテストルール172の予想結果(すなわち、エンドホストEH1がTCPポート80上でエンドホストEH2に接続できないようにすべきである旨)に一致すると判定することができる。   In step 200, the controller can compare the simulation results from steps 196 and 198 with the expected results. Consider a scenario in which the controller executes the test rule 172 of FIG. In this scenario, the controller can generate a test packet from end host EH1 to end host EH2 using TCP port 80 (step 192). Thereafter, the controller can begin simulation of the test packet (step 194). The controller can simulate the traversal of the test packet through the logical network topology 120 of FIG. 7 to identify the path from the end host EH1 to the end host EH2 through the virtual switch VSW1. The controller can identify that the access control list 132 specifies that the test packet should be discarded at the virtual port VP2 of the virtual switch VSW1 (step 196). The controller identifies the path through the switches SW1, SW2 and SW3 of the basic network 100 of FIG. 6 and creates a flow table entry such as the flow table entry 142 or 144 of FIGS. 9 and 10 without providing it to the switch. (Step 198). In step 200, the controller determines that the simulation result (eg, test packet is discarded according to access control list 132) is the expected result of test rule 172 (ie, end host EH1 cannot connect to end host EH2 over TCP port 80). It can be determined that it should match.

図7の仮想ネットワークトポロジ120を図12の仮想ネットワークトポロジ162になるように変更し、コントローラ18が図8のアクセス制御リスト132及び図11のネットワークポリシールール152を実施する別のシナリオについて検討する。このシナリオでは、ステップ192〜198を以前のシナリオと同様に実行することができるが、シミュレーション結果では、ステップ196においてネットワークポリシールール152のみがトリガされたことを識別することができる。作成されたレポートを用いて、アクセス制御リスト132がもはや有効でない(すなわち、テストパケットはアクセス制御リスト132をトリガしないので)ことを識別する支援とすることができる。その後、ネットワークポリシールールの数を低減することによってコントローラ性能の改善を支援するように、アクセス制御リスト132を削除することができる。   Consider another scenario where the virtual network topology 120 of FIG. 7 is changed to become the virtual network topology 162 of FIG. 12, and the controller 18 implements the access control list 132 of FIG. 8 and the network policy rules 152 of FIG. In this scenario, steps 192-198 can be performed as in the previous scenario, but the simulation results can identify that only the network policy rule 152 was triggered in step 196. The generated report can be used to help identify that the access control list 132 is no longer valid (ie, the test packet does not trigger the access control list 132). The access control list 132 can then be deleted to help improve controller performance by reducing the number of network policy rules.

図16は、送信元エンドホストから宛先エンドホストに送信できるネットワークパケットの例示的な図である。図16に示すように、ネットワークパケット202は、ヘッダフィールド204と、ネットワークを介して送信元エンドホストから宛先エンドホストに運ばれるデータとを含むことができる。ヘッダフィールドは、送信元インターネットプロトコル(IP)アドレス、宛先IPアドレス、TTLフィールドなどのレイヤ3(L3)ヘッダフィールドを含むことができる。ヘッダフィールドは、送信元イーサネットアドレス、宛先イーサネットアドレス及び仮想ローカルエリアネットワーク(VLAN)識別子などのレイヤ2(L2)ヘッダフィールドを含むこともできる。図16の例では、ネットワークパケット202が、送信元MACアドレスとしてのエンドホストEH1のMACアドレス(MACEH1)と、宛先MACアドレスとしてのエンドホストEH2のMACアドレス(MACEH2)と、TCPポート80とを含む。ネットワークパケット202は、送信元エンドホストEH1から宛先エンドホストEH2に送信されるパケットとすることができる。同様に、ネットワークパケット202は、(図15のステップ192において)エンドホストEH1からエンドホストEH2に送信されるパケットをシミュレートするようにコントローラによって生成されたテストパケットとすることもできる。   FIG. 16 is an exemplary diagram of network packets that can be transmitted from a source end host to a destination end host. As shown in FIG. 16, the network packet 202 may include a header field 204 and data carried from the source end host to the destination end host via the network. The header field may include a layer 3 (L3) header field such as a source internet protocol (IP) address, a destination IP address, a TTL field. The header field may also include a layer 2 (L2) header field such as a source Ethernet address, a destination Ethernet address, and a virtual local area network (VLAN) identifier. In the example of FIG. 16, the network packet 202 includes the MAC address (MACEH1) of the end host EH1 as the source MAC address, the MAC address (MACEH2) of the end host EH2 as the destination MAC address, and the TCP port 80. . The network packet 202 may be a packet transmitted from the source end host EH1 to the destination end host EH2. Similarly, network packet 202 may be a test packet generated by the controller to simulate a packet sent from end host EH1 to end host EH2 (in step 192 of FIG. 15).

図17は、コントローラがスイッチ又はコントローラ自体から受け取ることができる例示的なPacket Inメッセージ206である。Packet Inメッセージ206は、ネットワークパケットと、このPacket Inメッセージを送信したスイッチからの追加情報とを含むことができる。図17の例では、Packet Inメッセージ206が、図16のネットワークパケット202を含み、スイッチSW1の着信スイッチポートP1を、ネットワークパケット202を受け取ったスイッチポートとして識別する。このシナリオでは、エンドホストEH1からのネットワークパケット202がスイッチポートP1において受け取られたことに応答して、図6のスイッチSW1がPacket Inメッセージ206をコントローラ18に提供することができる。同様に、コントローラ18は、ネットワークポリシールールテストを行う際に(例えば、図15のステップ194において)Packet Inメッセージ206を生成することもできる。   FIG. 17 is an exemplary Packet In message 206 that the controller can receive from the switch or the controller itself. The packet in message 206 can include a network packet and additional information from the switch that transmitted the packet in message. In the example of FIG. 17, the Packet In message 206 includes the network packet 202 of FIG. 16, and identifies the incoming switch port P1 of the switch SW1 as the switch port that received the network packet 202. In this scenario, the switch SW1 of FIG. 6 can provide the Packet In message 206 to the controller 18 in response to the network packet 202 from the end host EH1 being received at the switch port P1. Similarly, the controller 18 may generate a Packet In message 206 when performing a network policy rule test (eg, at step 194 of FIG. 15).

シナリオによっては、ネットワークをトラバースするテストパケットをコントローラが完全にシミュレートすることが困難な場合もある。図6のスイッチSW2がコントローラ18によって制御されない非クライアントスイッチである(例えば、スイッチSW2がコントローラクライアントを含まず、制御経路66によってコントローラ18に結合されず、従って制御経路を介してコントローラ18と通信しない)シナリオについて検討する。このシナリオでは、スイッチSW2がコントローラ18と無関係に動作し、従ってコントローラ18によるスイッチSW2の動作のシミュレーションが不正確であり、誤ったテスト結果をもたらす可能性がある。ネットワークの一部がコントローラと無関係に動作するようなシナリオでは、コントローラが、テストパケットをネットワークに直接投入し、このテストパケットをスイッチがどのように転送するかを観察することによってネットワークポリシールールのテストを行うことができる。コントローラは、ネットワークに投入されたテストパケットを追跡するために、テストパケットに識別情報をタグ付けすることができる。   In some scenarios, it may be difficult for the controller to completely simulate test packets that traverse the network. Switch SW2 in FIG. 6 is a non-client switch that is not controlled by controller 18 (eg, switch SW2 does not include a controller client, is not coupled to controller 18 by control path 66, and therefore does not communicate with controller 18 via the control path) ) Consider the scenario. In this scenario, the switch SW2 operates independently of the controller 18, so that the simulation of the operation of the switch SW2 by the controller 18 is inaccurate and may lead to erroneous test results. In scenarios where a portion of the network operates independently of the controller, the controller tests the network policy rules by injecting a test packet directly into the network and observing how the switch forwards the test packet. It can be performed. The controller can tag the test packet with identification information in order to track the test packet submitted to the network.

図18は、コントローラがネットワークに投入できる例示的なタグ付きテストパケット210である。図18に示すように、ネットワークパケットのヘッダフィールドにタグ212を挿入してタグ付きネットワークパケットパケット210を作成することができる。タグ212は、あらゆる所望のビット数で形成することができ、元々のネットワークパケットのヘッダフィールドの未使用部分に挿入することができる。例えば、タグ212は、VLANヘッダフィールド、IPヘッダフィールド、VLANヘッダフィールド又はいずれかの所望のパケットヘッダフィールドの未使用部分に記憶することができる。   FIG. 18 is an exemplary tagged test packet 210 that the controller can inject into the network. As shown in FIG. 18, a tagged network packet packet 210 can be created by inserting a tag 212 into the header field of the network packet. The tag 212 can be formed with any desired number of bits and can be inserted into the unused portion of the header field of the original network packet. For example, the tag 212 can be stored in the unused portion of the VLAN header field, IP header field, VLAN header field, or any desired packet header field.

必要であれば、テストネットワークパケットをカプセル化して図19に示すようなカプセル化パケット214を形成することもできる。例えば、ネットワークパケットは、マルチプロトコルラベルスイッチング(MPLS)、仮想拡張LAN(VxLAN)、MAC−in−MAC、一般ルーティングのカプセル化(GRE)、又はネットワークパケットをカプセル化するいずれかの所望のプロトコルを用いてカプセル化することができる。ネットワークパケットのカプセル化は、元々のネットワークパケットに(例えば、新たな追加のヘッダフィールドに)タグ216を加えることによってタグ付きネットワークパケットを生成することを含むことができる。   If necessary, the test network packet can be encapsulated to form an encapsulated packet 214 as shown in FIG. For example, a network packet may be any protocol that encapsulates a multi-protocol label switching (MPLS), virtual extended LAN (VxLAN), MAC-in-MAC, general routing encapsulation (GRE), or network packet. Can be encapsulated. Encapsulating a network packet can include generating a tagged network packet by adding a tag 216 to the original network packet (eg, in a new additional header field).

図20は、タグ付きネットワークパケットをネットワークに投入することによってネットワークポリシールールテストを行うためにコントローラが実行できる例示的なステップのフローチャート220である。   FIG. 20 is a flowchart 220 of exemplary steps that a controller can perform to perform a network policy rule test by injecting a tagged network packet into the network.

ステップ222において、コントローラは、(例えば、図15のステップ192と同様に)テストルールのテストパラメータに基づいてテストパケットを生成することができる。   In step 222, the controller can generate a test packet based on the test parameters of the test rule (eg, similar to step 192 of FIG. 15).

ステップ224において、コントローラは、テストパケットに識別情報をタグ付けすることができる。例えば、コントローラは、テストパケットから、タグ付きネットワークパケット210又はタグ付きネットワークパケット214を生成することができる。   In step 224, the controller can tag the test packet with identification information. For example, the controller can generate a tagged network packet 210 or a tagged network packet 214 from the test packet.

ステップ226において、コントローラは、ネットワークのスイッチに、タグ付きテストパケットがその宛先エンドホストに到達するのを防ぎながら、タグ付きテストパケットを受け取ったことに応答して情報を提供するように命令することができる。例えば、コントローラは、ネットワークパケットを通常通りに宛先エンドホストに転送することに加えて、ネットワークパケットのコピーをPacket Inメッセージとしてコントローラに転送するようにスイッチに命令することができる。コントローラは、宛先エンドホストが接続されているスイッチを制御することにより(例えば、タグ付きテストパケットを宛先エンドホストに転送しないようにスイッチに指示することにより)、タグ付きテストパケットがその宛先エンドホストに到達するのを防ぐようにスイッチを制御することができる。一例として、コントローラは、タグ付きネットワークパケットに一致するフローテーブルエントリをスイッチに提供して、タグ付きネットワークパケットに関連する情報を(例えば、Packet Inメッセージとして)コントローラに転送するようにスイッチに指示することができる。このシナリオでは、フローテーブルエントリが、対応するパケットヘッダフィールドにタグを含むタグ付きネットワークパケットに一致するように、対応するパケットヘッダ一致フィールドにもタグを含むことができる。   In step 226, the controller instructs the network switch to provide information in response to receiving the tagged test packet while preventing the tagged test packet from reaching its destination end host. Can do. For example, the controller can instruct the switch to forward a copy of the network packet as a Packet In message to the controller in addition to forwarding the network packet to the destination end host as usual. The controller controls the switch to which the destination end host is connected (for example, by instructing the switch not to forward the tagged test packet to the destination end host) so that the tagged test packet is sent to the destination end host. The switch can be controlled to prevent reaching. As an example, the controller provides the switch with a flow table entry that matches the tagged network packet and instructs the switch to forward information related to the tagged network packet (eg, as a Packet In message) to the controller. be able to. In this scenario, the corresponding packet header match field can also include a tag, such that the flow table entry matches a tagged network packet that includes a tag in the corresponding packet header field.

ステップ228において、コントローラは、タグ付きテストパケットの送信元エンドホストに関連するエントリスイッチ(例えば、送信元エンドホストに接続されたエントリスイッチ、又はネットワークトポロジ内で送信元エンドホストに最も近いクライアントスイッチ)を識別することができる。   In step 228, the controller enters the entry switch associated with the source end host of the tagged test packet (eg, the entry switch connected to the source end host or the client switch closest to the source end host in the network topology). Can be identified.

ステップ230において、コントローラは、エントリスイッチにおいてタグ付きテストパケットを投入することができる。例えば、コントローラは、タグ付きテストパケットと、このタグ付きテストパケットを処理して転送する(例えば、予めコントローラが提供したフローテーブルエントリに基づいてタグ付きテストパケットを処理する)指示とを含むメッセージをエントリスイッチに送信することができる。   In step 230, the controller can inject a tagged test packet at the entry switch. For example, the controller may send a message including a tagged test packet and an instruction to process and forward the tagged test packet (eg, process the tagged test packet based on a flow table entry provided in advance by the controller). Can be sent to the entry switch.

ネットワーク内のスイッチは、タグ付きネットワークパケットを転送する際に、(例えば、ステップ226においてコントローラから与えられた指示に従って)タグ付きネットワークパケットに関する情報をコントローラに転送することができる。コントローラは、タグ付きネットワークパケットに関する情報をスイッチから受け取り、テスト結果として記憶することができる。コントローラは、スイッチから受け取った情報を処理してテスト結果を生成することもできる。例えば、コントローラは、情報を処理して、タグ付きネットワークパケットがトラバースするスイッチを通じた経路を識別することができる。   When a switch in the network forwards a tagged network packet, it can forward information about the tagged network packet to the controller (eg, according to instructions provided by the controller in step 226). The controller can receive information about the tagged network packet from the switch and store it as a test result. The controller can also process information received from the switch to generate test results. For example, the controller can process the information to identify the path through the switch that the tagged network packet traverses.

ステップ234において、コントローラは、テスト結果をテストルール(例えば、図13のテストルール172)の予想結果と比較することができる。コントローラは、テスト結果が予想結果に一致するかどうかを識別するレポートを作成することができる。必要であれば、コントローラは、ネットワークパケットがネットワークを通じてトラバースする経路(例えば、物理及び/又はハイパーバイザスイッチを通る経路)を識別するような情報を含めることもできる。   In step 234, the controller can compare the test result with the expected result of the test rule (eg, test rule 172 of FIG. 13). The controller can generate a report that identifies whether the test results match the expected results. If necessary, the controller can also include information that identifies the path that the network packet traverses through the network (eg, the path through the physical and / or hypervisor switch).

ある実施形態によれば、スイッチに結合されたエンドホストを有するネットワーク内のスイッチを制御するコントローラの使用方法であって、所与のネットワークポリシールールを受け取るステップと、ネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップと、を含む方法が提供される。   According to an embodiment, a method for using a controller to control a switch in a network having an end host coupled to the switch, wherein the network receives a given network policy rule, and the network receives a given network policy rule. Performing a test to determine whether or not is satisfied.

別の実施形態によれば、この方法が、エンドホストグループから仮想スイッチを生成するステップと、仮想スイッチから仮想ネットワークトポロジを生成するステップとをさらに含み、各仮想スイッチは、それぞれのエンドホストに割り当てられた仮想ポートを有し、所与のネットワークポリシールールが所与の仮想ポートに対して定められ、ネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップは、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてテストを行うステップを含む。   According to another embodiment, the method further includes generating a virtual switch from the end host group and generating a virtual network topology from the virtual switch, wherein each virtual switch is assigned to a respective end host. A test is performed to determine whether a given network policy rule is defined for a given virtual port and the network satisfies the given network policy rule. Including testing based on a virtual network topology.

別の実施形態によれば、この方法が、テストパラメータと予想テスト結果とを識別するテストルールを受け取るステップをさらに含む。   According to another embodiment, the method further includes receiving a test rule that identifies the test parameter and the expected test result.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、受け取ったテストルールのテストパラメータに基づいてテストパケットを生成するステップを含む。   According to another embodiment, the step of performing a test to determine whether the network satisfies a given network policy rule based on the generated virtual network topology includes a test packet based on a test parameter of the received test rule. The step of generating is included.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、仮想ネットワークトポロジの仮想経路を通るテストパケットのパケットトラバーサルをシミュレートするステップを含む。   According to another embodiment, the step of performing a test to determine whether the network satisfies a given network policy rule based on the generated virtual network topology includes a packet of test packets that traverse the virtual path of the virtual network topology. Simulating traversal.

別の実施形態によれば、コントローラが、所与のネットワークポリシールールを含む複数のネットワークポリシールールを実装し、方法が、仮想ネットワークトポロジのパケットトラバーサルのシミュレーション中にトリガされたネットワークポリシールールを識別するステップを含む。   According to another embodiment, the controller implements a plurality of network policy rules, including a given network policy rule, and the method identifies the network policy rule that was triggered during simulation of packet traversal of the virtual network topology. Includes steps.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、仮想経路の基本経路を形成する一連のスイッチを決定するステップを含む。   According to another embodiment, the step of testing to determine whether the network meets a given network policy rule based on the generated virtual network topology includes a series of switches that form a basic route of the virtual route. Determining.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、仮想経路の基本経路を実装するフローテーブルエントリを、一連のスイッチに提供することなく生成するステップを含む。   According to another embodiment, the step of testing to determine whether the network meets a given network policy rule based on the generated virtual network topology includes a flow table entry that implements the basic route of the virtual route. Generating without providing to a series of switches.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、シミュレートされたパケットトラバーサルの結果を予想結果と比較して、ネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップを含む。   According to another embodiment, the step of testing whether the network satisfies a given network policy rule based on the generated virtual network topology includes the simulated packet traversal result as the expected result. Comparing includes determining whether the network meets a given network policy rule.

別の実施形態によれば、テストルールの予想結果が、トリガされると予想されるネットワークポリシールールのリストを含み、シミュレートされたパケットトラバーサルの結果を予想結果と比較して、ネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップは、ネットワークポリシールールのリストをトリガされたネットワークポリシールールと比較するステップを含む。   According to another embodiment, the expected result of a test rule includes a list of network policy rules that are expected to be triggered, and the simulated packet traversal result is compared with the expected result to determine whether a given network Determining whether the network policy rule is satisfied includes comparing the list of network policy rules with the triggered network policy rule.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、テストパケットからタグ付きテストパケットを生成するステップと、タグ付きテストパケットをネットワークに投入するステップと、テストルールの予想結果、及びスイッチから受け取ったタグ付きテストパケットに関する情報に基づいて、ネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップとを含む。   According to another embodiment, performing a test to determine whether the network satisfies a given network policy rule based on the generated virtual network topology generates a tagged test packet from the test packet; Injecting a tagged test packet into the network and determining whether the network satisfies a given network policy rule based on the expected result of the test rule and information about the tagged test packet received from the switch Including.

別の実施形態によれば、生成された仮想ネットワークトポロジに基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップが、タグ付きテストパケットに関する情報をコントローラに送信するようにスイッチに指示する、スイッチがタグ付きテストパケットをタグ付きテストパケットの宛先エンドホストに転送するのを防ぐフローテーブルエントリをスイッチに提供するステップと、スイッチからの情報及びテストルールの予想結果に基づいてネットワークが所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップとを含む。   According to another embodiment, the step of performing a test to determine whether the network meets a given network policy rule based on the generated virtual network topology is configured to send information about the tagged test packet to the controller. Providing the switch with a flow table entry that prevents the switch from forwarding the tagged test packet to the destination end host of the tagged test packet, based on information from the switch and the expected result of the test rule Determining whether the network satisfies a given network policy rule.

ある実施形態によれば、スイッチに結合されたエンドホストを有するネットワーク内のスイッチを制御するコントローラの使用方法であって、ネットワークのためのネットワークトポロジ情報を維持するステップと、ユーザが定義したテストルールを受け取るステップと、ユーザが定義したテストルールに基づいてテストパケットを生成するステップと、ネットワークトポロジ情報に基づいてテストパケットを処理することにより、ユーザが定義したテストルールをネットワークが満たすかどうかを判定するステップと、を含む方法が提供される。   According to an embodiment, a method for using a controller to control a switch in a network having an end host coupled to the switch, the step of maintaining network topology information for the network, and a user-defined test rule Determine whether the network satisfies the user-defined test rule by processing the test packet based on the network topology information And providing a method comprising:

別の実施形態によれば、この方法が、エンドホストグループから仮想スイッチを生成するステップをさらに含み、ネットワークトポロジ情報は、スイッチのためのネットワークトポロジ情報と、仮想スイッチのための仮想ネットワークトポロジ情報とを含む。   According to another embodiment, the method further includes generating a virtual switch from the end host group, wherein the network topology information includes network topology information for the switch, virtual network topology information for the virtual switch, and including.

別の実施形態によれば、ユーザが定義したテストルールが、予想結果と、送信元エンドホスト及び宛先エンドホストを識別するテストパラメータとを含み、テストパケットは、ユーザが定義したテストルールの送信元エンドホスト及び宛先エンドホストを識別し、テストパケットを処理するステップは、ネットワークトポロジ情報に基づいて、ネットワークを通じた送信元エンドホストから宛先エンドホストへのネットワークパケットのトラバーサルをシミュレートするステップを含む。   According to another embodiment, the user-defined test rule includes an expected result and a test parameter identifying the source end host and the destination end host, and the test packet is a source of the test rule defined by the user Identifying the end host and the destination end host and processing the test packet includes simulating the traversal of the network packet from the source end host to the destination end host through the network based on the network topology information.

別の実施形態によれば、ユーザが定義したテストルールをネットワークが満たすかどうかを判定するステップが、シミュレートしたネットワークパケットのトラバーサルが、ユーザが定義したテストルールの予想結果に一致するかどうかを判定するステップを含む。   According to another embodiment, the step of determining whether the network satisfies a user-defined test rule determines whether the simulated network packet traversal matches the expected result of the user-defined test rule. Determining.

ある実施形態によれば、ネットワーク内のスイッチを制御するコントローラの使用方法であって、ユーザが定義したテストルールを受け取るステップと、ユーザが定義したテストルールに基づいてタグ付きテストパケットを生成するステップと、タグ付きテストパケットをネットワークに投入するステップと、を含む方法が提供される。   According to an embodiment, a method for using a controller to control a switch in a network, the method comprising receiving a user-defined test rule and generating a tagged test packet based on the user-defined test rule And injecting the tagged test packet into the network.

別の実施形態によれば、タグ付きテストパケットを生成するステップが、テストパケットを生成するステップと、テストパケットのヘッダフィールドに識別情報を挿入してタグ付きテストパケットを生成するステップとを含む。   According to another embodiment, generating a tagged test packet includes generating a test packet and generating a tagged test packet by inserting identification information into a header field of the test packet.

別の実施形態によれば、タグ付きテストパケットを生成するステップが、テストパケットを生成するステップと、識別情報を用いてテストパケットをカプセル化してタグ付きテストパケットを生成するステップとを含む。   According to another embodiment, generating a tagged test packet includes generating a test packet and encapsulating the test packet with identification information to generate a tagged test packet.

別の実施形態によれば、この方法が、タグ付きテストパケットを受け取ったことに応答してテストパケットに関する情報を提供するようにスイッチを制御するステップと、スイッチによって提供された情報に基づいて、タグ付きテストパケットがトラバースした経路を識別するステップとを含む。   According to another embodiment, the method controls the switch to provide information about the test packet in response to receiving the tagged test packet, and based on the information provided by the switch, Identifying a path traversed by the tagged test packet.

別の実施形態によれば、ユーザが定義したテストルールが予想結果を含み、方法は、識別された経路に基づいて、ユーザが定義したテストルールの予想結果をネットワークが満たすかどうかを判定するステップを含む。   According to another embodiment, the user-defined test rule includes an expected result, and the method determines, based on the identified path, whether the network satisfies the expected result of the user-defined test rule. including.

上記の説明は、本発明の原理を例示したものにすぎず、当業者であれば、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく様々な変更を行うことができる。   The above description is merely illustrative of the principles of the invention, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention.

192 テストパラメータに基づいてテストパケットを生成
194 Packet Inメッセージとして自身にパケット送信
196 論理ネットワークトポロジのパケットトラバーサルをシミュレートするとともに、シミュレーション中にトリガされるネットワークポリシールールを識別
198 仮想経路及び基本ネットワークトポロジから基本経路を識別し、識別された経路を実装しない(例えば、フローテーブルエントリを生成)
200 シミュレーション結果を予想結果と比較してレポートを作成
192 Generate test packet based on test parameters 194 Send packet to itself as Packet In message 196 Simulate packet traversal of logical network topology and identify network policy rules triggered during simulation 198 Virtual path and basic network topology Identifies the basic route from and does not implement the identified route (eg, creates a flow table entry)
200 Create a report comparing simulation results with expected results

Claims (14)

スイッチに結合されたエンドホストを有するネットワーク内の前記スイッチを制御するコントローラの使用方法であって、
所与のネットワークポリシールールを受け取るステップと、
テストパラメータ及び予想テスト結果を含むテストルールを受け取るステップであって、前記予想テスト結果は、ユーザ入力データ及びシミュレーションデータからなるグループから選択されたデータより決定される当該ステップと、
前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するテストを行うステップであって、
前記受け取ったテストルールの前記テストパラメータに基づいてテストパケットを生成すること、
前記テストパケットを用いながらトリガされる実際のネットワークポリシールールを生成すること、
無効なネットワークポリシールールを識別するため前記実際のネットワークポリシールールを前記予想テスト結果と比較すること、
を含む当該ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
A method for using a controller to control a switch in a network having an end host coupled to the switch comprising:
Receiving a given network policy rule;
Receiving a test rule including a test parameter and a predicted test result, wherein the predicted test result is determined from data selected from a group consisting of user input data and simulation data;
Performing a test to determine whether the network satisfies the given network policy rule ;
Generating a test packet based on the test parameters of the received test rule;
Generating an actual network policy rule that is triggered using the test packet;
Comparing the actual network policy rules with the expected test results to identify invalid network policy rules;
The step including:
A method comprising the steps of:
エンドホストグループから仮想スイッチを生成するステップと、
前記仮想スイッチから仮想ネットワークトポロジを生成するステップと、
をさらに含み、各仮想スイッチは、それぞれのエンドホストに割り当てられた仮想ポートを有し、前記所与のネットワークポリシールールが所与の仮想ポートに対して定められ、前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記テストを行うステップを含む、請求項1に記載の方法。
Creating a virtual switch from the end host group;
Generating a virtual network topology from the virtual switch;
Each virtual switch has a virtual port assigned to a respective end host, the given network policy rule is defined for the given virtual port, and the network is the given network. The method of claim 1, wherein performing the test to determine whether a policy rule is satisfied comprises performing the test based on the generated virtual network topology.
前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、前記仮想ネットワークトポロジの仮想経路を通る前記テストパケットのパケットトラバーサルをシミュレートするステップをさらに含む、請求項に記載の方法。 Performing the test to determine whether the network satisfies the given network policy rule based on the generated virtual network topology includes packet traversal of the test packet through a virtual path of the virtual network topology. The method of claim 2 further comprising the step of simulating. 前記コントローラは、前記所与のネットワークポリシールールを含む複数のネットワークポリシールールを実装し、前記方法は、前記仮想ネットワークトポロジの前記パケットトラバーサルのシミュレーション中にトリガされた前記実際のネットワークポリシールールを識別するステップをさらに含む、請求項に記載の方法。 The controller implements a plurality of network policy rules including the given network policy rule, and the method identifies the actual network policy rule triggered during the packet traversal simulation of the virtual network topology. The method of claim 3 further comprising a step. 前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、前記ネットワークの基本経路を形成する一連のスイッチを前記ネットワークにおいて決定するステップをさらに含前記ネットワークの基本経路は、記仮想ネットワークトポロジの仮想経路に対応する、請求項に記載の方法。 Performing the test to determine whether the network meets the given network policy rules based on the virtual network topology the generated may determine a set of switches forming the basic path of the network in the network further seen including the step of, basic path of the network corresponds to the virtual route of the serial virtual network topology, the method of claim 4. 前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、前記仮想経路に対応する前記基本経路を実装するフローテーブルエントリを、前記一連のスイッチに提供することなく生成するステップをさらに含む、請求項に記載の方法。 Performing the test to determine whether the network satisfies the given network policy rule based on the generated virtual network topology includes a flow table entry that implements the basic route corresponding to the virtual route. The method of claim 5 , further comprising generating without providing to the series of switches. 前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、前記シミュレートされたパケットトラバーサルの結果を前記予想テスト結果と比較して、前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップをさらに含む、請求項に記載の方法。 Performing the test to determine whether the network satisfies the given network policy rule based on the generated virtual network topology comprises comparing the simulated packet traversal result with the expected test result; The method of claim 6 , further comprising: determining whether the network satisfies the given network policy rule. 前記テストルールの前記予想テスト結果は、トリガされると予想されるネットワークポリシールールのリストを含み、前記シミュレートされたパケットトラバーサルの結果を前記予想テスト結果と比較して、前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップは、前記ネットワークポリシールールのリストを前記トリガされたネットワークポリシールールと比較するステップを含む、請求項に記載の方法。 The expected test result of the test rule includes a list of network policy rules that are expected to be triggered, and the simulated packet traversal result is compared with the expected test result so that the network 8. The method of claim 7 , wherein determining whether a network policy rule is satisfied comprises comparing the list of network policy rules with the triggered network policy rule. 前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、
前記テストパケットからタグ付きテストパケットを生成するステップと、
前記タグ付きテストパケットを前記ネットワークに投入するステップと、
前記テストルールの前記予想テスト結果、及び前記スイッチから受け取った前記タグ付きテストパケットに関する情報に基づいて、前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップと、
をさらに含む請求項に記載の方法。
Performing the test to determine whether the network satisfies the given network policy rule based on the generated virtual network topology;
Generating a tagged test packet from the test packet;
Injecting the tagged test packet into the network;
Determining whether the network satisfies the given network policy rule based on the expected test result of the test rule and information about the tagged test packet received from the switch;
The method of claim 2 further comprising:
前記生成された仮想ネットワークトポロジに基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定する前記テストを行うステップは、
前記タグ付きテストパケットに関する情報を前記コントローラに送信するように前記スイッチに指示する、前記スイッチが前記タグ付きテストパケットを該タグ付きテストパケットの宛先エンドホストに転送するのを防ぐフローテーブルエントリを前記スイッチに提供するステップと、
前記スイッチからの前記情報及び前記テストルールの前記予想テスト結果に基づいて前記ネットワークが前記所与のネットワークポリシールールを満たすかどうかを判定するステップと、
をさらに含む請求項に記載の方法。
Performing the test to determine whether the network satisfies the given network policy rule based on the generated virtual network topology;
Instructing the switch to send information about the tagged test packet to the controller, the flow table entry preventing the switch from forwarding the tagged test packet to a destination end host of the tagged test packet Providing to the switch;
Determining whether the network satisfies the given network policy rule based on the information from the switch and the expected test result of the test rule;
10. The method of claim 9 , further comprising:
スイッチに結合されたエンドホストを有するネットワーク内の前記スイッチを制御するコントローラの使用方法であって、
前記ネットワークのためのネットワークトポロジ情報を維持するステップと、
エンドホストグループから仮想スイッチを生成するステップであって、前記ネットワークトポロジ情報は、前記スイッチのためのネットワークトポロジ情報と、前記仮想スイッチのための仮想ネットワークトポロジ情報とを含む当該ステップと、
ユーザが定義したテストルールを受け取るステップと、
前記ユーザが定義したテストルールに基づいてテストパケットを生成するステップと、 前記ネットワークトポロジ情報に基づいて前記テストパケットを処理することにより、前記ユーザが定義したテストルールを前記ネットワークが満たすかどうかを判定するステップであって、前記ユーザが定義したテストルールは、予想結果と、送信元エンドホスト及び宛先エンドホストを識別するテストパラメータとを含み、前記テストパケットは、前記ユーザが定義したテストルールの前記送信元エンドホスト及び前記宛先エンドホストを識別し、前記テストパケットを処理するステップは、前記ネットワークトポロジ情報に基づいて、前記ネットワークを通じた前記送信元エンドホストから前記宛先エンドホストへの前記テストパケットのトラバーサルをシミュレートすることを含む当該ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
A method for using a controller to control a switch in a network having an end host coupled to the switch comprising:
Maintaining network topology information for the network;
Generating a virtual switch from an end host group, wherein the network topology information includes network topology information for the switch and virtual network topology information for the virtual switch;
Receiving a user-defined test rule;
Generating a test packet based on the test rule defined by the user; and processing the test packet based on the network topology information to determine whether the network satisfies the test rule defined by the user The user-defined test rule includes an expected result and a test parameter that identifies a source end host and a destination end host, and the test packet includes the test rule defined by the user. Identifying the source end host and the destination end host and processing the test packet comprises the step of processing the test packet from the source end host to the destination end host through the network based on the network topology information. Traversing Such steps including simulating monkeys ;
A method comprising the steps of:
前記ユーザが定義したテストルールを前記ネットワークが満たすかどうかを判定するステップは、前記シミュレートした前記テストパケットのトラバーサルが、前記ユーザが定義したテストルールの前記予想結果に一致するかどうかを判定するステップを含む、請求項11に記載の方法。 Determining whether the network satisfies the user-defined test rule determines whether the simulated test packet traversal matches the expected result of the user-defined test rule. The method of claim 11 , comprising steps. ネットワーク内のスイッチを制御するコントローラの使用方法であって、
ユーザが定義したテストルールを受け取るステップと、
前記ユーザが定義したテストルールに基づいてタグ付きテストパケットを生成するステップであって
テストパケットを生成すること、
前記テストパケットのヘッダフィールドに識別情報を挿入して前記タグ付きテストパケットを生成すること、
を含む当該ステップと、
前記タグ付きテストパケットを前記ネットワークに投入するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
A method for using a controller to control a switch in a network,
Receiving a user-defined test rule;
And generating a tagged test packet based on the test rule by the user-defined,
Generating test packets,
Inserting the identification information into a header field of the test packet to generate the tagged test packet;
The step including:
Injecting the tagged test packet into the network;
A method comprising the steps of:
前記タグ付きテストパケットを受け取ったことに応答して前記テストパケットに関する情報を提供するように前記スイッチを制御するステップと、
前記スイッチによって提供された前記情報に基づいて、前記タグ付きテストパケットがトラバースした経路を識別するステップと、及び、
前記ユーザが定義したテストルールは予想結果を含み、前記識別された経路に基づいて、前記ユーザが定義したテストルールの前記予想結果を前記ネットワークが満たすかどうかを判定するステップと、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。
Controlling the switch to provide information about the test packet in response to receiving the tagged test packet;
Identifying a path traversed by the tagged test packet based on the information provided by the switch; and
Determining whether the network satisfies the expected result of the user-defined test rule based on the identified path, wherein the user-defined test rule includes an expected result; and
14. The method of claim 13 , further comprising:
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